JP2002081498A - Vibration resisting method and its device - Google Patents

Vibration resisting method and its device

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JP2002081498A JP2001089264A JP2001089264A JP2002081498A JP 2002081498 A JP2002081498 A JP 2002081498A JP 2001089264 A JP2001089264 A JP 2001089264A JP 2001089264 A JP2001089264 A JP 2001089264A JP 2002081498 A JP2002081498 A JP 2002081498A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration resisting method and its device having high vibration resistance for precise machining applications by securing high rigidity for direct acting disturbance without impairing vibration insulating performance to the ground motion disturbance. SOLUTION: Vibration resistance is conducted by using a spring 5 between a floor 6 and an intermediate block 1 and a magnetic floating mechanism having a zero-power property formed with a permanent magnet 3 and an electromagnet 4 between the intermediate block 1 and a vibration resistant table 2. With spring vibration resistance obtained by using the spring 5 between the floor 6 and the intermediate block 1 and the vibration resistance obtained by using the magnetic floating mechanism between the intermediate block 1 and the vibration resistant table 2, high rigidity is secured for the direct acting disturbance and good vibration resistance capability is provided for precise machining applications without impairing vibration insulating performance to the ground motion disturbance.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、機器の除振に係
り、地動外乱の絶縁を目的とするパッシブ除振のみなら
ず、ばね上の外乱にも対処できるアクティブ除振をも可
能とする除振方法およびその装置に関するもので、NC
機械、マシニングセンター等の工作機械からIC業界の
ステッパーに代表される各種機器にまで採用され、加工
テーブル等を外乱から絶縁して高精度加工を達成せんと
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to vibration isolation of equipment, and more specifically to passive vibration isolation for the purpose of insulating ground motion disturbances as well as active vibration isolation capable of dealing with sprung disturbances. Related to a vibration method and a device thereof,
It is used in machine tools such as machines and machining centers, as well as various devices typified by steppers in the IC industry, and insulates machining tables and the like from disturbances to achieve high-precision machining.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、半導体デバイス製造システムや極
微小領域計測システム等では、急速に高精度化、高性能
化してきており、これらのシステムでは、振動等の外乱
を除去する除振、防振装置の重要性が増大している。除
振装置で除去すべき振動外乱は、設置床からの振動に起
因する地動外乱と、装置のばね上に入力される直動外乱
とに大別でき、前者には低剛性の機構が適しており、後
者には高剛性の機構が適している。図11は、地動外乱
を絶縁して除振する従来のパッシブ除振システムを示す
のもので、床36からの振動伝達率を低くするためにば
ね定数kを小さくしてばね剛性を小さくすると、除振テ
ーブル32(質量m)上の質量変化Δmや除振テーブル
32に作用する荷重の変化等のばね上での外乱に対して
弱くなってしまう。逆に、ばね上での外乱に対してはあ
る程度ばね剛性を大きくする必要がある。このような外
乱吸収のための低剛性機構と、位置、姿勢保持のための
高剛性機構という相反する特性が要求される。
2. Description of the Related Art At present, a semiconductor device manufacturing system and an ultra-small area measuring system are rapidly increasing in accuracy and performance, and in these systems, anti-vibration and anti-vibration for removing disturbances such as vibrations. The importance of the device is increasing. Vibration disturbances to be removed by the anti-vibration device can be broadly classified into ground disturbance due to vibration from the installation floor and linear motion disturbance input on the spring of the device. For the latter, a highly rigid mechanism is suitable. FIG. 11 shows a conventional passive vibration isolation system that insulates ground motion disturbance and isolates vibrations. When the spring constant k is reduced to lower the spring stiffness in order to reduce the vibration transmission rate from the floor 36, It becomes weak against disturbance on the spring such as a change in mass Δm on the vibration isolation table 32 (mass m) and a change in load acting on the vibration isolation table 32. Conversely, it is necessary to increase the spring stiffness to some extent against the disturbance on the spring. Conflicting characteristics such as a low-rigidity mechanism for absorbing such disturbances and a high-rigidity mechanism for maintaining position and orientation are required.

【0003】一般に、正のばね定数k1 、k2 を有する
2つのばね35−1、35−2を直列に結合して1つの
除振機構を構成すると、そのばね定数は次式で求められ
る。 kc =k1 2 /(k1 +k2 ) (1) つまり、通常の正のばね定数を有するばねを直列に結合
すると、結合してできたばね定数は、結合前のばね定数
より必ず小さくなるものである。したがって、これら従
来のばねのみを使用した除振装置では、質量変化や振動
等のばね上での外乱に対して高い剛性を確保することが
極めて困難であることから、アクティブ除振制御装置が
提案された。
In general, when two springs 35-1 and 35-2 having positive spring constants k 1 and k 2 are connected in series to constitute one vibration isolation mechanism, the spring constant is obtained by the following equation. . k c = k 1 k 2 / (k 1 + k 2 ) (1) That is, when springs having a normal positive spring constant are connected in series, the spring constant formed by the connection is always smaller than the spring constant before the connection. It becomes. Therefore, it is extremely difficult to secure high rigidity against disturbances on the spring such as mass change and vibration with these conventional vibration damping devices using only springs. Was done.

【0004】図12は、一般的なアクティブ除振制御装
置の原理を示したもので、除振台110上に設置された
加速度センサ114による検出信号に基づいてコントロ
ーラ115によって除振台110の振動を抑制する制御
入力を計算し、求められた制御入力によって、ばね11
1および減衰器112と並列に設置されたアクチュエー
タ113を動作させることによって除振制御を行う。
FIG. 12 shows the principle of a general active vibration isolation control apparatus. The controller 115 controls the vibration of the vibration isolation table 110 based on a detection signal from an acceleration sensor 114 installed on the vibration isolation table 110. Control input for suppressing the spring 11 is calculated based on the obtained control input.
The anti-vibration control is performed by operating the actuator 113 installed in parallel with the attenuator 1 and the attenuator 112.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなアプローチは、除振台や床の振動が正確に検出され
ることを前提としており、実現化されるには、低周波の
振動まで感度良く検出できるサーボ型加速度センサを用
いる必要があるために高価格になる上、採用されるサー
ボ型加速度センサによっては、直動外乱に対する剛性が
未だ充分とは言い難く、完全な振動絶縁性能を確保する
には不充分であった。
However, such an approach is based on the premise that vibrations of the vibration isolation table and the floor are accurately detected. It is necessary to use a servo-type acceleration sensor that can detect it, so it becomes expensive and, depending on the servo-type acceleration sensor employed, the rigidity against linear motion disturbance is not yet sufficient, and complete vibration isolation performance is secured. Was insufficient.

【0006】そこで本発明では、前記従来の除振方法お
よびその装置の課題を解決して、地動外乱に対する振動
絶縁性能を損なうことなく、直動外乱に対する高い剛性
を確保して、高い除振機能を発揮して精密加工等を可能
にする除振方法およびその装置を提供することを目的と
する。
Therefore, the present invention solves the problems of the conventional vibration isolation method and the conventional vibration isolation device, and secures high rigidity against linear motion disturbance without impairing the vibration insulation performance against ground motion disturbance, and achieves a high vibration isolation function. It is an object of the present invention to provide an anti-vibration method and an apparatus for realizing precision processing and the like by utilizing the above.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】このため本発明は、正の
ばね特性を有する支持機構と、負のばね特性を有する支
持機構とを直列に接続することによって、装置上で発生
する直動外乱に対して略無限大の剛性を有せしめるとと
もに、床に対する振動を絶縁することを特徴とする。ま
た本発明は、床と第1部材との間にばねを配設して床か
ら第1部材に伝わる振動を絶縁するとともに、前記第1
部材と第2部材との間に永久磁石と電磁石とから構成さ
れるゼロパワー特性を有する磁気浮上機構を配設するこ
とによって、前記第1部材から第2部材に伝わる振動を
絶縁することを特徴とする。また本発明は、床に所定の
正のばね定数を有するばねによって支持された中間台
と、該中間台に対して永久磁石と電磁石とから構成され
て所定の負のばね定数のゼロパワー特性を有する磁気浮
上機構によって支持された除振テーブルとから構成され
たことを特徴とする。また本発明は、前記床と中間台と
の間に、前記ばねと併設して所定の減衰率の減衰装置を
設置したことを特徴とする。また本発明は、前記中間台
に設けられた電磁石の吸引力を永久磁石が設けられた除
振テーブルへ作用する荷重の増減に応じて増減させるよ
うに構成したことを特徴とする。また本発明は、前記中
間台に設けられた電磁石と永久磁石から構成される複合
磁石の、強磁性体が設けられた除振テーブルに対する吸
引力を除振テーブルへ作用する荷重の増減に応じて増減
させるように構成したことを特徴とする。また本発明
は、前記除振テーブルに設けられた電磁石の、永久磁石
が設けられた中間台に対する吸引力を除振テーブルへ作
用する荷重の増減に応じて増減させるように構成したこ
とを特徴とする。また本発明は、前記除振テーブルに設
けられた電磁石と永久磁石から構成される複合磁石の、
強磁性体が設けられた中間台に対する吸引力を除振テー
ブルへ作用する荷重の増減に応じて増減させるように構
成したことを特徴とする。また本発明は、床と第1部材
との間に永久磁石と電磁石とから構成されるゼロパワー
特性を有する磁気浮上機構を配設して床から第1部材に
伝わる振動を絶縁するとともに、前記第1部材と第2部
材との間にばねを配設することによって、前記第1部材
から第2部材に伝わる振動を絶縁することを特徴とす
る。また本発明は、床に対して永久磁石と電磁石とから
構成されて所定の負のばね定数のゼロパワー特性を有す
る磁気浮上機構によって支持された中間台と、該中間台
に所定の正のばね定数を有するばねによって支持された
除振テーブルとから構成されたことを特徴とする。また
本発明は、前記中間台と除振テーブルとの間に、前記ば
ねと併設して所定の減衰率の減衰装置を設置したことを
特徴とする。また本発明は、前記床側に設置された電磁
石の、永久磁石が設けられた中間台に対する吸引力を中
間台へ作用する荷重の増減に応じて増減させるように構
成したことを特徴とする。また本発明は、前記床側に設
置された電磁石と永久磁石から構成される複合磁石の、
強磁性体が設けられた中間台に作用する吸引力を中間台
へ作用する荷重の増減に応じて増減させるように構成し
たことを特徴とする。また本発明は、前記中間台に設け
られた電磁石の、床側に設置された永久磁石に対する吸
引力を中間台へ作用する荷重の増減に応じて増減させる
ように構成したことを特徴とする。また本発明は、前記
中間台に設けられた電磁石と永久磁石から構成される複
合磁石の、床側に設置された強磁性体に作用する吸引力
を中間台へ作用する荷重の増減に応じて増減させるよう
に構成したことを特徴とする。また本発明は、床と第1
部材との間にばねを配設して床から第1部材に伝わる振
動を絶縁するとともに、前記第1部材と第2部材との間
にアクチュエータと制御装置から構成される支持機構に
より負のばね特性を付与することによって、前記第1部
材から第2部材に伝わる振動を絶縁することを特徴とす
る。また本発明は、床に所定の正のばね定数を有するば
ねによって支持された中間台と、該中間台に対してアク
チュエータと制御装置から構成されて所定の負のばね定
数を有する支持機構によって支持された除振テーブルと
から構成されたことを特徴とする。また本発明は、前記
床と中間台との間に、前記ばねと併設して所定の減衰率
の減衰装置を設置したことを特徴とする。また本発明
は、前記中間台と除振テーブルとの間に、前記アクチュ
エータと併設して所定のばね定数のばねおよび所定の減
衰率の減衰装置を設置したことを特徴とする。また本発
明は、前記中間台に設けられたアクチュエータの伸びを
除振テーブルへ作用する荷重の増減に応じて増減させる
ように構成したことを特徴とする。また本発明は、床と
第1部材との間にアクチュエータと制御装置から構成さ
れる支持機構により負のばね特性を付与して床から第1
部材に伝わる振動を絶縁するとともに、前記第1部材と
第2部材との間にばねを配設することによって、前記第
1部材から第2部材に伝わる振動を絶縁することを特徴
とする。また本発明は、床に対してアクチュエータと制
御装置から構成されて所定の負のばね特性を有する支持
機構によって支持された中間台と、該中間台に所定の正
のばね定数を有するばねによって支持された除振テーブ
ルとから構成されたことを特徴とする。また本発明は、
前記中間台と除振テーブルとの間に、前記ばねと併設し
て所定の減衰率の減衰装置を設置したことを特徴とす
る。また本発明は、前記床と中間台との間に、前記アク
チュエータと併設して所定のばね定数のばねおよび所定
の減衰率の減衰装置を設置したことを特徴とする。また
本発明は、前記床に設けられたアクチュエータの伸びを
除振テーブルへ作用する荷重の増減に応じて増減させる
ように構成したことを特徴とする。また本発明は、前記
アクチュエータがボイスコイルモータ、リニアモータ、
空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータ等のリニア
アクチュエータであり、前記制御装置が変位センサおよ
び制御回路ならびに電力増幅器から構成されたことを特
徴とするもので、これらを課題解決のための手段とする
ものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a linear motion disturbance generated on a device by connecting a support mechanism having a positive spring characteristic and a support mechanism having a negative spring characteristic in series. , And has substantially infinite rigidity, and is insulated from vibration with respect to the floor. Further, the present invention provides a spring disposed between the floor and the first member to insulate vibration transmitted from the floor to the first member,
A vibration transmitted from the first member to the second member is insulated by disposing a magnetic levitation mechanism having a zero power characteristic including a permanent magnet and an electromagnet between the member and the second member. And The present invention also provides an intermediate table supported on the floor by a spring having a predetermined positive spring constant, and a permanent magnet and an electromagnet for the intermediate table to provide a zero power characteristic of a predetermined negative spring constant. And a vibration isolation table supported by a magnetic levitation mechanism. Further, the present invention is characterized in that a damping device having a predetermined damping rate is provided between the floor and the intermediate table in parallel with the spring. Further, the present invention is characterized in that the attraction force of the electromagnet provided on the intermediate table is increased or decreased according to the increase or decrease of the load acting on the vibration isolation table provided with the permanent magnet. Further, according to the present invention, the attraction force of the composite magnet composed of the electromagnet and the permanent magnet provided on the intermediate table to the vibration isolation table provided with the ferromagnetic material is increased or decreased according to the load applied to the vibration isolation table. It is characterized in that it is configured to increase or decrease. Further, the present invention is characterized in that the electromagnet provided on the vibration isolation table is configured to increase or decrease the attraction force to the intermediate table provided with the permanent magnet in accordance with the increase or decrease of the load acting on the vibration isolation table. I do. Further, the present invention provides a composite magnet comprising an electromagnet and a permanent magnet provided on the vibration isolation table,
It is characterized in that the suction force on the intermediate table provided with the ferromagnetic material is increased or decreased according to the increase or decrease of the load acting on the vibration isolation table. Also, the present invention provides a magnetic levitation mechanism having a zero power characteristic composed of a permanent magnet and an electromagnet between the floor and the first member to insulate vibration transmitted from the floor to the first member, The vibration transmitted from the first member to the second member is insulated by disposing a spring between the first member and the second member. Further, the present invention provides an intermediate table supported by a magnetic levitation mechanism composed of a permanent magnet and an electromagnet with respect to a floor and having a zero power characteristic of a predetermined negative spring constant, and a predetermined positive spring mounted on the intermediate table. And a vibration isolation table supported by a spring having a constant. Further, the present invention is characterized in that a damping device having a predetermined damping rate is provided between the intermediate table and the vibration isolation table, in parallel with the spring. Further, the present invention is characterized in that the attraction force of the electromagnet installed on the floor side to the intermediate table provided with the permanent magnet is increased or decreased according to the increase or decrease of the load acting on the intermediate table. Further, the present invention provides a composite magnet comprising an electromagnet and a permanent magnet installed on the floor side,
It is characterized in that the suction force acting on the intermediate table provided with the ferromagnetic material is increased or decreased in accordance with the increase or decrease of the load acting on the intermediate table. Further, the present invention is characterized in that the attraction force of the electromagnet provided on the intermediate table with respect to the permanent magnet installed on the floor is increased or decreased according to the increase or decrease of the load acting on the intermediate table. Further, the present invention provides a composite magnet composed of an electromagnet and a permanent magnet provided on the intermediate table, wherein the attractive force acting on the ferromagnetic material installed on the floor side is increased or decreased according to the load applied to the intermediate table. It is characterized in that it is configured to increase or decrease. The present invention also provides a floor and a first floor.
A spring is disposed between the first and second members to insulate vibration transmitted from the floor to the first member, and a negative spring is provided between the first and second members by a support mechanism including an actuator and a controller. By imparting characteristics, vibration transmitted from the first member to the second member is insulated. Further, according to the present invention, there is provided an intermediate table supported on a floor by a spring having a predetermined positive spring constant, and an intermediate table supported by a supporting mechanism having an actuator and a control device and having a predetermined negative spring constant. And a vibration isolation table. Further, the present invention is characterized in that a damping device having a predetermined damping rate is provided between the floor and the intermediate table in parallel with the spring. Further, the present invention is characterized in that a spring having a predetermined spring constant and a damping device having a predetermined damping rate are provided between the intermediate table and the vibration isolation table in parallel with the actuator. Further, the invention is characterized in that the extension of the actuator provided on the intermediate table is increased or decreased in accordance with the increase or decrease of the load acting on the vibration isolation table. Further, according to the present invention, a negative spring characteristic is provided between the floor and the first member by a support mechanism including an actuator and a control device, and the first member is moved from the floor to the first member.
The vibration transmitted to the member is insulated, and the vibration transmitted from the first member to the second member is insulated by disposing a spring between the first member and the second member. Further, the present invention provides an intermediate table supported by a support mechanism having an actuator and a control device with respect to the floor and having a predetermined negative spring characteristic, and a spring having a predetermined positive spring constant on the intermediate table. And a vibration isolation table. The present invention also provides
A damping device having a predetermined damping rate is provided between the intermediate table and the vibration isolation table in parallel with the spring. Further, the present invention is characterized in that a spring having a predetermined spring constant and a damping device having a predetermined damping rate are provided between the floor and the intermediate table in parallel with the actuator. Further, the present invention is characterized in that the extension of the actuator provided on the floor is increased or decreased according to the increase or decrease of the load acting on the vibration isolation table. Also, in the present invention, the actuator is a voice coil motor, a linear motor,
It is a linear actuator such as a pneumatic actuator or a hydraulic actuator, wherein the control device comprises a displacement sensor, a control circuit, and a power amplifier, and these are used as means for solving the problem.

【0008】以下、本発明の除振方法およびその装置の
実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明は、正の
ばね特性を有する支持機構と、負のばね特性を有する支
持機構とを直列に接続することによって、装置上で発生
する直動外乱に対して略無限大の剛性を有せしめるとと
もに、床に対する振動を絶縁することを特徴とするもの
で、先ず、負のばね特性を有する支持機構として、ゼロ
パワー特性を有する磁気浮上機構を用いた実施の形態に
ついて説明する。図1は本発明の除振方法およびその装
置の第1実施の形態を示すもので、本発明は、床6と中
間台である第1部材1との間にばね5を配設して床6か
ら第1部材1に伝わる振動を絶縁するとともに、前記第
1部材1と除振テーブルである第2部材2との間に永久
磁石3と電磁石4とから構成されるゼロパワー特性を有
する磁気浮上機構を配設することによって、前記第1部
材1から第2部材2に伝わる振動を絶縁することを特徴
とする。本実施の形態では、床6に対して所定の正のば
ね定数kP のばね5によって支持された中間台1と、該
中間台1に対して永久磁石3と電磁石4とから構成され
て所定の負のばね定数ksのゼロパワー特性を有する磁
気浮上機構によって支持された除振テーブル2とから構
成され、図示の例では、中間台1に設けられた電磁石4
の吸引力を永久磁石3が設けられた除振テーブル2の質
量増加等に起因する荷重の増減に応じて増減させるよう
に適宜の制御装置(図示省略)により制御するように構
成したものである。
Hereinafter, embodiments of a vibration isolating method and apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. According to the present invention, a support mechanism having a positive spring characteristic and a support mechanism having a negative spring characteristic are connected in series, thereby providing a substantially infinite rigidity against a linear motion disturbance generated on the device. At the same time, an embodiment using a magnetic levitation mechanism having zero power characteristics as a support mechanism having negative spring characteristics will be described. FIG. 1 shows a first embodiment of an anti-vibration method and apparatus according to the present invention. In the present invention, a spring 5 is disposed between a floor 6 and a first member 1 as an intermediate base. 6 has a zero power characteristic consisting of a permanent magnet 3 and an electromagnet 4 between the first member 1 and the second member 2 which is a vibration isolation table, while insulating the vibration transmitted from the first member 1 to the first member 1. By providing a floating mechanism, vibration transmitted from the first member 1 to the second member 2 is insulated. In this embodiment, an intermediate table 1 supported by a spring 5 having a predetermined positive spring constant k P with respect to a floor 6, and a permanent magnet 3 and an electromagnet 4 for the intermediate table 1. And an anti-vibration table 2 supported by a magnetic levitation mechanism having a zero power characteristic of a negative spring constant ks.
Is controlled by an appropriate control device (not shown) so as to increase or decrease the attraction force according to the increase or decrease of the load caused by the increase in the mass of the vibration isolation table 2 provided with the permanent magnet 3. .

【0009】なお、図2(A)に示すように、磁石によ
る吸引力を増加させるために、永久磁石3と併用して強
磁性体7を除振テーブル2側に配置してもよい。あるい
は、図2(B)に示すように、永久磁石3を電磁石4の
鉄心に埋め込んで複合磁石とし、除振テーブル2側には
強磁性体7だけを設置してもよい。また、電磁石と永久
磁石との配置を逆、すなわち除振テーブル2側に電磁石
4を、中間台1側に永久磁石3を設け、電磁石4の吸引
力を除振テーブル2に作用する荷重の増減に応じて増減
させるように構成してもよい。この場合も、図2(C)
に示すように、永久磁石3と併用して強磁性体7を中間
台1側に設置してもよい。あるいは、図2(D)に示す
ように、永久磁石3を電磁石4の鉄心に埋め込んで複合
磁石とし、中間台1側には強磁性体7だけを設置しても
よい。
As shown in FIG. 2A, the ferromagnetic material 7 may be arranged on the vibration isolation table 2 in combination with the permanent magnet 3 in order to increase the attractive force of the magnet. Alternatively, as shown in FIG. 2B, the permanent magnet 3 may be embedded in the core of the electromagnet 4 to form a composite magnet, and only the ferromagnetic material 7 may be provided on the vibration isolation table 2 side. Further, the arrangement of the electromagnet and the permanent magnet is reversed, that is, the electromagnet 4 is provided on the vibration isolation table 2 side, and the permanent magnet 3 is provided on the intermediate table 1 side, and the attraction force of the electromagnet 4 increases and decreases the load acting on the vibration isolation table 2. May be configured to be increased or decreased according to. Also in this case, FIG.
As shown in (1), the ferromagnetic material 7 may be installed on the intermediate stage 1 side in combination with the permanent magnet 3. Alternatively, as shown in FIG. 2D, the permanent magnet 3 may be embedded in the iron core of the electromagnet 4 to form a composite magnet, and only the ferromagnetic material 7 may be provided on the intermediate stage 1 side.

【0010】次に、図3および図4を用いて本発明にお
ける中間台と除振テーブルとの間にて採用されるゼロパ
ワー磁気浮上制御系について説明する。ゼロパワー制御
は、電磁石と永久磁石とを組み合わせて構成された吸引
型磁気浮上系で、図3に示すように、浮上対象物である
除振テーブル12の重量を永久磁石13の吸引力のみで
支持するとともに、支持固定側11における電磁石14
のコイル電流を定常的にゼロに保持する制御方法であ
る。aの静止状態では、除振テーブル12は力が釣り合
った状態にて静止位置に停まっているが、bの荷重時に
示すように、除振テーブル12に下向きの一定の外力
(質量増加Δm等)が加わると、電磁石14のコイルに
電流を流して除振テーブル12を引き上げようとする吸
引力を発生させ、前記永久磁石13による吸引力と下向
きの力が釣り合うように制御され、cに示すように、ギ
ャップが狭くなる位置で電磁石14に流れる電流がゼロ
となり静止状態となる。上記のような作用をする制御系
は、図1では省略されているが、dに示すように、浮上
対象物である除振テーブル12の支持固定側(図1の装
置では中間台)に対する位置を検出する変位センサ2
1、該センサ21の出力信号に基づいて電磁石14のコ
イル電流を定常的にゼロに保持しながら除振テーブル1
2を浮上保持するための制御信号を生成する制御回路2
2と、該制御回路22の出力にしたがって電磁石14の
コイルに所定の電流を流す電力増幅器23等から構成さ
れる制御装置20を用いて実現される。
Next, a zero power magnetic levitation control system employed between the intermediate table and the vibration isolation table according to the present invention will be described with reference to FIGS. The zero-power control is an attractive magnetic levitation system configured by combining an electromagnet and a permanent magnet. As shown in FIG. 3, the weight of the vibration isolation table 12, which is a floating object, is determined only by the attractive force of the permanent magnet 13. The electromagnet 14 on the support fixed side 11 while supporting
This is a control method for constantly maintaining the coil current at zero. In the stationary state of a, the vibration isolation table 12 is stopped at the stationary position in a state in which the forces are balanced, but as shown in the case of the load of b, a constant downward downward external force (mass increase Δm etc.) is applied to the vibration isolation table 12. ) Is applied, an electric current is caused to flow through the coil of the electromagnet 14 to generate an attractive force for raising the vibration isolation table 12, and the attractive force by the permanent magnet 13 and the downward force are controlled so as to be balanced. Thus, at the position where the gap becomes narrow, the current flowing through the electromagnet 14 becomes zero and the electromagnet 14 is brought into a stationary state. Although the control system that performs the above-described operation is omitted in FIG. 1, as shown in FIG. 1D, the position of the vibration isolating table 12, which is the object to be lifted, with respect to the support fixed side (the intermediate table in the apparatus of FIG. 1). Sensor 2 for detecting
1. The anti-vibration table 1 while constantly maintaining the coil current of the electromagnet 14 at zero based on the output signal of the sensor 21.
Control circuit 2 for generating a control signal for holding and floating
2 and a control device 20 including a power amplifier 23 for flowing a predetermined current through the coil of the electromagnet 14 in accordance with the output of the control circuit 22.

【0011】図4は通常のばね系との比較を説明するも
ので、図面左側に示すように、通常のばね系では、所定
の正のばね定数のばねにより支持された質量m22が質
量増加Δmを生じると、質量増加(荷重)方向に移動す
る、いわゆるパッシブ除振制御がなされる。これに対し
て、ゼロパワー制御では、図面右側に示すように、質量
増加Δmが生じると、前記ばね系とは逆方向に質量m1
2が上方に移動してギャップを狭くするように電磁石1
4が制御される。そのため、見かけ上は負のばね定数を
有するかのような挙動を示す。このゼロパワー制御によ
って実現される負のばね定数の性質を利用し、本発明で
は、通常の正のばね定数によるパッシブ除振制御と組み
合わせることによって、ばね上での質量変化が生じて
も、質量mすなわち除振テーブル等が変位を生じないよ
うに構成したものである。
FIG. 4 explains a comparison with a normal spring system. As shown on the left side of the drawing, in a normal spring system, the mass m22 supported by a spring having a predetermined positive spring constant increases the mass increase Δm. When this occurs, so-called passive vibration isolation control that moves in the direction of mass increase (load) is performed. On the other hand, in the zero power control, as shown in the right side of the drawing, when the mass increase Δm occurs, the mass m1 is moved in the opposite direction to the spring system.
Electromagnet 1 so that 2 moves upward to narrow the gap
4 is controlled. Therefore, it appears as if it has a negative spring constant. Utilizing the property of the negative spring constant realized by this zero power control, the present invention combines the passive vibration isolation control with the normal positive spring constant to prevent the mass from changing even on the spring. m, that is, the vibration isolation table or the like is configured not to cause displacement.

【0012】すなわち、図1(b)に示すように、除振
テーブル2に質量増加Δm等によって下向きの一定外力
0 (=Δmg)が加わると、ゼロパワー制御の作用に
よって、中間台1に設置された電磁石4と除振テーブル
との距離はF0 /ks だけ短くなる(ks はゼロパワー
制御によって実現される負のばね定数)。したがって、
s =kP なる関係を満たすように除振装置が設計され
ていれば、除振テーブルは全く変位しないことになる。
前記数式(1)kc =k1 2 /(k1 +k 2 )を用い
て説明すると、ゼロパワー制御によってk1 =−k2
る関係を満たす負のばね定数が実現できると、 |kc |=+∞ (2) なるばね定数が得られる。すなわち、ばね定数の大きさ
が等しい正のばねと負のばねとを結合することによっ
て、ばね定数が無限大のばねが得られる。これはコンプ
ライアンスがゼロとなることを意味している。
That is, as shown in FIG.
Constant external force downward due to mass increase Δm etc. in table 2
F0(= Δmg) adds to the action of zero power control
Therefore, the electromagnet 4 installed on the intermediate table 1 and the vibration isolation table
Is F0/ Ks(KsIs zero power
Negative spring constant realized by control). Therefore,
ks= KPIs designed to satisfy the following relationship:
If it is, the vibration isolation table will not be displaced at all.
Equation (1) kc= K1kTwo/ (K1+ K Two)
Explaining that, by zero power control, k1= -KTwoWhat
When a negative spring constant that satisfies the relationshipc| = + ∞ (2) The following spring constant is obtained. That is, the magnitude of the spring constant
By combining positive and negative springs
Thus, a spring having an infinite spring constant is obtained. This is a comp
This means that the liance will be zero.

【0013】以下に、図1に示した本発明の除振制御系
について理論解析を行う。 <基本方程式>本解析では各質量および床の垂直方向の
変位のみを扱う。この系の運動方程式は次式のように求
められる。 ‥ ・ ・ m1 1 =−kP (x1 −x0 )−cP (x1 −x0 )−fc (4) ・ m2 2 =fc +fd (5) ここで、 x1 、x2 :中間台、除振テーブルの平衡点からの変位 x0 :床の振動変位 kP :床から中間台を支持するばねのばね定数 fc :磁石の吸引力の動作点からの変動分 fd :除振テーブルに作用する直動外乱 また、cP は、図1には示されていないが、ばね5と並
列に設置された減衰装置の減衰係数である。減衰装置が
ない場合はcP =0とすればよい。磁石の吸引力の変動
分は、近似的に次のように表される。 fc =ks (x2 −x1 )+ki i (6) ここで、 ks :磁石の変位・吸引力係数 ki :磁石の電流・吸引力係数 i:制御電流
Hereinafter, a theoretical analysis will be performed on the vibration isolation control system of the present invention shown in FIG. <Basic equation> In this analysis, only the displacement of each mass and the floor in the vertical direction is handled. The equation of motion of this system is obtained as follows. ‥ · · m 1 x 1 = -k P (x 1 -x 0) -c P (x 1 -x 0) -f c (4) · m 2 x 2 = f c + f d (5) where, x 1, x 2: intermediate scaffold, displacement x from the equilibrium point of the anti-vibration table 0: floor vibration displacement k P: a spring for supporting the intermediate platform floor spring constant f c: the operating point of the attractive force of the magnet F d : Linear motion disturbance acting on the vibration isolation table c P is a damping coefficient of a damping device, which is not shown in FIG. If there is no damping device, c P = 0 may be set. The variation of the attraction force of the magnet is approximately expressed as follows. f c = k s (x 2 -x 1) + k i i (6) where, k s: displacement and attraction force coefficient of the magnet k i: current and attraction force coefficient of the magnet i: Control current

【0014】<ゼロパワー制御系>ここでは、中間台と
除振テーブルの相対変位から制御入力を構成する。この
場合、ゼロパワー制御を達成する制御入力は一般に次の
ように表すことができる。 I(s)=−c2 (s)s(X2 (s)−X1 (s)) (7) ここで、c2 (s)はゼロを極に持たない強プロパーな
伝達関数で、制御系が安定になるように選定される。中
間台のダイナミクスが無視できる場合には、2以上の次
数を持つ制御器によって安定化が可能となる。
<Zero power control system> Here, the control input is constituted by the relative displacement between the intermediate table and the vibration isolation table. In this case, the control input that achieves zero power control can generally be expressed as: I (s) = − c 2 (s) s (X 2 (s) −X 1 (s)) (7) where c 2 (s) is a strong proper transfer function having no zero as a pole, It is selected so that the control system is stable. If the dynamics of the intermediate stage can be neglected, stabilization can be achieved by a controller having an order of two or more.

【0015】<基本特性の解析>簡単のため初期条件を
ゼロと仮定してラプラス変換すると、式(4)〜(7)
から次式が求められる。 X1 (s)=(cP s+kP )t2 (s)X0 (s)/tc (s)+(ki 2 (s)s−ks )Fd (s)/tc (s) (8) X2 (s)=(cP s+kP )(ki 2 (s)s−ks )X0 (s)/t c (s)+(m1 2+(cP +ki 2 (s))s+kP −ks )Fd (s)/ tc (s) (9) ここで、 t1 (s)=m1 2 +cP s+kP (10) t2 (s)=m2 2 +ki 2 (s)s−ks (11) t3 (s)=t1 (s)t2 (s)+m2 2 (ki 2 (s)s−ks ) (12)
<Analysis of Basic Characteristics> Initial conditions are set for simplicity.
When Laplace transform is performed assuming zero, equations (4) to (7) are obtained.
From the following equation is obtained. X1(S) = (c)Ps + kP) TTwo(S) X0(S) / tc(S) + (ki cTwo(S) sks) Fd(S) / tc(S) (8) XTwo(S) = (c)Ps + kP) (KicTwo(S) sks) X0(S) / t c (S) + (m1sTwo+ (CP+ KicTwo(S)) s + kP-Ks) Fd(S) / tc(S) (9) where t1(S) = m1sTwo+ CPs + kP (10) tTwo(S) = mTwosTwo+ KicTwo(S) sks (11) tThree(S) = t1(S) tTwo(S) + mTwosTwo(KicTwo(S) sks) (12)

【0016】各変数のラプラス変換は、対応する大文字
で表している。直動外乱に対する剛性を評価するため
に、 Fd =F0 /s (F0 :const) (13) とする。床の振動の影響を無視すると(x0 =0)、除
振テーブルの定常変位x 2 (∞)は、次のように求めら
れる。 x2 (∞)/F0 =lim(m1 2 −(cP +k1 2 (s))s+kP s→0 −ks )/lc (s)=(kP −ks )/kP (−ks )=1/kP −1/ks (14) したがって、 kP =ks (15) を満たすように除振装置が設計されていれば、 x2 (∞)/F0 =0 (16) となる。これは、コンプライアンスがゼロ、すなわち剛
性が無限大となることを意味する。また、中間台の変位
1 (∞)および電磁石と除振テーブルとのギャップの
変動量(x1 (∞)−x2 (∞))は、それぞれ次のよ
うに求められる。 x1 (∞)/F0 =1/kP (17) (x1 (∞)−x2 (∞))/F0 =1/ks (18) したがって、除振テーブルに下向きの力(F0 <0)が
作用するとき、中間台は下向きに変位するのに対し、除
振テーブルは中間台に近づくように上向きに変位するこ
とが確認できた。このように、ゼロパワー磁気浮上機構
を利用した除振装置では、中間台を支持する機械式ばね
のばね定数と磁石の変位・吸引力係数の大きさを等しく
設定することによって、直動外乱に対する剛性が無限大
となることが理論的に示された。
The Laplace transform of each variable is the corresponding uppercase letter.
It is represented by To evaluate stiffness against linear disturbance
, Fd= F0/ S (F0: Const) (13) Ignoring the effect of floor vibration (x0= 0), excluding
Steady displacement x of shake table Two(∞) asked as follows
It is. xTwo(∞) / F0= Lim (m1sTwo− (CP+ K1cTwo(S)) s + kP s → 0 -ks) / Lc(S) = (kP-Ks) / KP(-Ks) = 1 / kP−1 / ks (14) Therefore, kP= Ks If the anti-vibration device is designed to satisfy (15), xTwo(∞) / F0= 0 (16). This is because compliance is zero,
It means that sex becomes infinite. Also, the displacement of the intermediate table
x1(∞) and the gap between the electromagnet and the vibration isolation table
Variation (x1(∞) -xTwo(∞)) is as follows
Is required. x1(∞) / F0= 1 / kP (17) (x1(∞) -xTwo(∞)) / F0= 1 / ks (18) Therefore, a downward force (F0<0)
When acting, the intermediate platform is displaced downward, while
The swing table can be displaced upward so as to approach the intermediate table.
Was confirmed. Thus, the zero power magnetic levitation mechanism
In a vibration isolator using a mechanical spring, a mechanical spring
Of the spring constant of the magnet and the magnitude of the magnet displacement / attraction force coefficient
By setting, the rigidity against linear motion disturbance is infinite
It was theoretically shown that

【0017】図5は本発明の除振方法およびその装置の
基礎実験装置を示すもので、図5(A)は実験装置の正
面図、図5(B)はその側面図である。床に固定された
ベース10から立設されたリニアシャフト9a、9bに
嵌挿されたばね5a、5bを介設して中間台1が設置さ
れ、前記リニアシャフト9a、9bを嵌合して中間台1
に設置されたリニアブッシュ8a、8bによって、中間
台1の運動が垂直方向の1自由度の並進運動に拘束され
る。一方、除振テーブル2の下部両側に設置されたガイ
ドブロック15a、15bが、ベース10に立設された
ガイドレール16a、16bに係合し、除振テーブル2
の運動を垂直方向の1自由度の並進運動に拘束する。除
振テーブル2の下端部には上方に向いた永久磁石3、3
が設置され、対向する中間台1の下部には電磁石4が設
置される。除振テーブル2の中間台1に対する相対変位
はセンサ17が検出し、ベース10に対する中間台1の
相対変位はセンサ18が検出するように構成される。
FIG. 5 shows a basic experiment apparatus of the vibration isolation method and the apparatus according to the present invention. FIG. 5 (A) is a front view of the experiment apparatus, and FIG. 5 (B) is a side view thereof. An intermediate table 1 is installed via springs 5a, 5b inserted into linear shafts 9a, 9b erected from a base 10 fixed to the floor, and the linear table 9a, 9b is fitted to the intermediate table 1 1
The movement of the intermediate table 1 is restricted by the translational movement of one degree of freedom in the vertical direction by the linear bushes 8a and 8b installed in the first stage. On the other hand, the guide blocks 15a and 15b installed on both lower sides of the vibration isolation table 2 engage with the guide rails 16a and 16b erected on the base 10, and
Is constrained to a single degree of freedom translation in the vertical direction. At the lower end of the vibration isolation table 2, permanent magnets 3
Is installed, and an electromagnet 4 is installed below the opposing intermediate table 1. The sensor 17 detects the relative displacement of the vibration isolation table 2 with respect to the intermediate table 1, and the sensor 18 detects the relative displacement of the intermediate table 1 with respect to the base 10.

【0018】次に、図6および図7により、前記試作し
た基礎実験装置を用いて行った実験結果について説明す
る。図6はゼロパワー磁気浮上系の負のばね特性につい
ての実験結果で、中間台1を固定して、除振テーブルの
質量を1700g、1310g、700gについて付加
質量Δmを増大させていった場合のテーブルの変位量を
測定したもので、どの質量でも線型的にテーブル変位は
上昇しており、ゼロパワー制御が線型的な負のばねとし
て動作していることがわかった。また、ゼロパワー制御
の持つばね定数は除振テーブルの質量を操作すること
で、様々な値に設定することができることもわかる。
Next, referring to FIG. 6 and FIG. 7, an explanation will be given of the results of an experiment performed using the prototype experimental device. FIG. 6 shows the experimental results on the negative spring characteristics of the zero-power magnetic levitation system in the case where the intermediate table 1 is fixed and the mass of the vibration isolation table is increased to 1700 g, 1310 g, and 700 g. Measurements of the table displacement showed that the table displacement increased linearly with any mass, indicating that the zero power control was operating as a linear negative spring. It can also be seen that the spring constant of the zero power control can be set to various values by manipulating the mass of the vibration isolation table.

【0019】図7は中間台をばねによって支持した状態
での除振テーブルの床に対する変位についての実験結果
で、正のばね定数は6.825(kN/m)で、正と負
のばね定数がほぼ一致するところは、テーブル質量が1
300g付近を基準として、1280g〜1400gの
範囲と推定できる。因みに1310gのときの負のばね
定数は約7kN/mである。図によれば、テーブル質量
が1380gのとき除振テーブル変位量は20μmで、
テーブル位置はほぼ初期位置を保持したまま、良好な動
作をしていることがわかる。この1380gという値は
実験前に推測した範囲内の値で、また正と負のばね定数
の差が大きくなるにつれて動作性能が低下することもわ
かる。
FIG. 7 shows the results of an experiment on the displacement of the vibration isolation table with respect to the floor when the intermediate table is supported by a spring. The positive spring constant is 6.825 (kN / m), and the positive and negative spring constants are shown. Where the table mass is 1
Based on around 300 g, it can be estimated to be in the range of 1280 g to 1400 g. Incidentally, the negative spring constant at 1310 g is about 7 kN / m. According to the figure, when the table mass is 1380 g, the displacement amount of the vibration isolation table is 20 μm,
It can be seen that a good operation is performed while the table position keeps almost the initial position. This value of 1380 g is within the range estimated before the experiment, and it can also be seen that the operating performance decreases as the difference between the positive and negative spring constants increases.

【0020】こららの関係から、先に示した理論解析の
有効性が確認できた。ゼロパワー磁気浮上機構とばね機
構を組み合わせたゼロコンプライアンス機構は、式の上
では除振テーブルの床に対する変位をゼロにするととも
に直動外乱に対する無限大のテーブル剛性を可能にして
いる。実測された範囲ではテーブルの床に対する最大剛
性は約490kN/mで、このとき、除振テーブルの床
に対する変位も最小値を示している。これは、ゼロパワ
ー磁気浮上機構とばねを組み合わせることにより、コン
プライアンスをほぼゼロとすることができ、これによっ
て、直動外乱に対する剛性をきわめて大きくできること
が確認できた。
From these relationships, the validity of the theoretical analysis described above was confirmed. The zero compliance mechanism, which combines the zero power magnetic levitation mechanism and the spring mechanism, makes the displacement of the vibration isolation table with respect to the floor zero, and enables infinite table rigidity against linear motion disturbance. In the actually measured range, the maximum rigidity of the table with respect to the floor is about 490 kN / m. At this time, the displacement of the vibration isolation table with respect to the floor also shows the minimum value. It was confirmed that the compliance could be made almost zero by combining the zero-power magnetic levitation mechanism and the spring, and the rigidity against the linear motion disturbance could be extremely increased.

【0021】図8は本発明の除振方法およびその装置の
第2実施の形態を示すもので、床206に設置された支
柱207に対して永久磁石203と電磁石204とから
構成されて所定の負のばね定数KS を持つゼロパワー特
性を有する磁気浮上機構によって支持された中間台20
1と、該中間台201に所定の正のばね定数KP のばね
205によって支持された除振テーブル202とから構
成され、図示の例では、支柱207に設けられた電磁石
204の吸引力を永久磁石203が設けられた中間台2
01への荷重の増減に応じて増減させるように適宜の制
御装置(図示省略)により、電磁石204と中間台20
1との距離を制御するように構成したものである。
FIG. 8 shows a second embodiment of the vibration isolating method and apparatus according to the present invention, which is constituted by a permanent magnet 203 and an electromagnet 204 with respect to a support 207 installed on a floor 206. Intermediate table 20 supported by a magnetic levitation mechanism having a zero power characteristic with a negative spring constant K S
1 and an anti-vibration table 202 supported on the intermediate table 201 by a spring 205 having a predetermined positive spring constant K P. In the illustrated example, the attraction force of the electromagnet 204 provided on the support 207 is permanently set. Intermediate table 2 provided with magnet 203
The electromagnet 204 and the intermediate table 20 are controlled by an appropriate control device (not shown) so as to increase or decrease according to the increase or decrease of the load on the intermediate table 20.
It is configured to control the distance from the device 1.

【0022】このような構成によって、除振テーブル2
02に質量増加Δm等により下向きの一定外力F0 (=
Δmg)が加わると、除振テーブル202を支持するば
ね205はF0 /KP だけ圧縮されて短くなる。同時
に、ばね205の反力によって中間台201にも下向き
の外力F0 が加わることになり、ゼロパワー制御の作用
によって、電磁石204と中間台201との距離はF0
/KS だけ短くなり、中間台201はこの分だけ上向き
に変位することになる。したがって、KS =KPなる関
係を満たすように除振装置が設計されていれば、除振テ
ーブル202は全く変位しないことになる。これは、コ
ンプライアンスがゼロ、すなわち剛性が無限大になるこ
とを意味している。つまり、図8に示された除振装置は
前記図1に示された除振装置と同じ除振性能を有してい
ることが理解される。
With such a configuration, the vibration isolation table 2
02, a downward constant external force F 0 (=
When Δmg) is applied, the spring 205 supporting the vibration isolation table 202 is compressed by F 0 / K P and shortened. At the same time, a downward external force F 0 is also applied to the intermediate table 201 by the reaction force of the spring 205, and the distance between the electromagnet 204 and the intermediate table 201 becomes F 0 by the action of zero power control.
/ K S, and the intermediate table 201 is displaced upward by that amount. Therefore, if the anti-vibration device is designed to satisfy the relationship of K S = K P , the anti-vibration table 202 will not be displaced at all. This means that the compliance becomes zero, that is, the rigidity becomes infinite. That is, it is understood that the vibration isolation device illustrated in FIG. 8 has the same vibration isolation performance as the vibration isolation device illustrated in FIG.

【0023】図9は本発明の除振方法およびその装置の
第3実施の形態を示すもので、床300に所定の正のば
ね定数KP のばね301および減衰装置302によって
支持された中間台303と、該中間台303に対して永
久磁石304と電磁石305とから構成され所定の負の
ばね定数KS を持つゼロパワー特性を有する磁気浮上機
構と、床300に所定の正のばね定数KP ’のばね31
1および減衰装置312によって支持された中間台31
3と、該中間台313に対して永久磁石314と電磁石
315とから構成され所定の負のばね定数KS ’を持つ
ゼロパワー特性を有する磁気浮上機構とによって支持さ
れた除振テーブル320とから構成されたものである。
FIG. 9 shows a third embodiment of the vibration damping method and device according to the present invention. The intermediate table is supported on a floor 300 by a spring 301 having a predetermined positive spring constant K P and a damping device 302. 303, a magnetic levitation mechanism having a zero power characteristic having a predetermined negative spring constant K S composed of a permanent magnet 304 and an electromagnet 305 with respect to the intermediate table 303, and a predetermined positive spring constant K P 'spring 31
1 and the intermediate table 31 supported by the damping device 312
3 and a vibration isolation table 320 supported by a magnetic levitation mechanism having a zero power characteristic having a predetermined negative spring constant K S ′ and comprising a permanent magnet 314 and an electromagnet 315 with respect to the intermediate table 313. It is composed.

【0024】このような構成において、KS =KP およ
びKS ’=KP ’なる関係を満たすように除振装置が設
計されていれば、除振テーブル320の左側(中間台3
03側)および右側(中間台313側)においてコンプ
ライアンスがゼロすなわち剛性が無限大となるので、除
振テーブル320上のどの位置に垂直方向の一定外力が
作用しても、除振テーブル320は全く変位しない。こ
のような特性から、除振テーブル320上に可動ステー
ジ321を設置した場合、移動負荷322がどの位置に
あっても除振テーブル320は変位せず、その姿勢を水
平に保つことができる。
In such a configuration, if the anti-vibration device is designed to satisfy the relations of K S = K P and K S '= K P ', the left side of the anti-vibration table 320 (the intermediate table 3)
Since the compliance is zero, that is, the rigidity is infinite on the 03 side) and on the right side (the side of the intermediate table 313), the vibration isolation table 320 is completely irrespective of the position on the vibration isolation table 320 where a constant vertical external force acts. No displacement. From such characteristics, when the movable stage 321 is installed on the vibration isolation table 320, the vibration isolation table 320 is not displaced regardless of the position where the moving load 322 is located, and its posture can be kept horizontal.

【0025】図10は本発明の除振方法およびその装置
の第4実施の形態を示すもので、床400に、垂直方向
には所定の正のばね定数KP 1 のばね401および減衰
装置402、水平方向には所定の正のばね定数KP 2
ばね403および減衰装置404によって支持された中
間台405と、該中間台405に対して、垂直方向には
永久磁石406と電磁石407とから構成された所定の
負のばね定数KS 1 を持つゼロパワー特性を有する磁気
浮上機構、水平方向には永久磁石408と電磁石409
とから構成された所定の負のばね定数KS 2 を持つゼロ
パワー特性を有する磁気浮上機構によって支持され、さ
らに、床400に、垂直方向には所定の正のばね定数K
P 3 のばね411および減衰装置412、水平方向には
所定の正のばね定数KP 4 のばね413および減衰装置
414によって支持された中間台415と、該中間台4
15に対して、垂直方向には永久磁石416と電磁石4
17とから構成された所定の負のばね定数KS 3 を持つ
ゼロパワー特性を有する磁気浮上機構、水平方向には永
久磁石418と電磁石419とから構成された所定の負
のばね定数KS 4 を持つゼロパワー特性を有する磁気浮
上機構によって支持された除振テーブル420とから構
成されたものである。
FIG. 10 shows a vibration damping method and a vibration damping apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. A spring 401 and a damping device 402 having a predetermined positive spring constant K P 1 are vertically arranged on a floor 400. In the horizontal direction, an intermediate table 405 supported by a spring 403 and a damping device 404 having a predetermined positive spring constant K P 2 , and a permanent magnet 406 and an electromagnet 407 in a vertical direction with respect to the intermediate table 405. A magnetic levitation mechanism having a zero power characteristic having a predetermined negative spring constant K S 1 and a permanent magnet 408 and an electromagnet 409 in the horizontal direction.
And is supported by a magnetic levitation mechanism having a zero power characteristic having a predetermined negative spring constant K S 2, and a predetermined positive spring constant K in the vertical direction on the floor 400.
A spring 411 and a damping device 412 of P 3 , an intermediate table 415 supported by a spring 413 and a damping device 414 having a predetermined positive spring constant K P 4 in the horizontal direction, and the intermediate table 4
15 and the permanent magnet 416 and the electromagnet 4 in the vertical direction.
Magnetic levitation mechanism having a zero power characteristic having a predetermined negative spring constant K S 3 constructed from 17., the predetermined negative constructed from a permanent magnet 418 and the electromagnet 419 in the horizontal direction spring constant K S 4 And a vibration isolation table 420 supported by a magnetic levitation mechanism having zero power characteristics.

【0026】このような構成において、KS 1
P 1 、KS 2 =KP 2 、KS 3 =KP 3およびKS 4
=KP 4 なる関係を満たすように除振装置が設計されて
いれば、除振テーブル420の左側(中間台405側)
および右側(中間台415側)においてコンプライアン
スがゼロすなわち剛性が無限大となり、同時に除振テー
ブル420上の水平方向のコンプライアンスもゼロとな
るので、除振テーブル420のどの位置に垂直方向およ
び水平方向の一定外力が作用しても、除振テーブル42
0は全く変位しない。
In such a configuration, K S 1 =
K P 1 , K S 2 = K P 2 , K S 3 = K P 3 and K S 4
If the anti-vibration device is designed to satisfy the relationship of = K P 4, the left side of the anti-vibration table 420 (the side of the intermediate table 405)
On the right side (on the side of the intermediate table 415), the compliance is zero, that is, the rigidity is infinite, and at the same time, the horizontal compliance on the vibration isolation table 420 is also zero. Even if a constant external force is applied, the vibration isolation table 42
0 is not displaced at all.

【0027】次に、図13〜図27を用いて、負のばね
特性を有する支持機構として、アクチュエータと制御装
置からなる支持機構を用いた除振方法およびその装置に
ついての理論解析と実施の形態について説明する。図1
3に示したものは、床6に所定の正のばね定数を有する
ばね5によって支持された中間台1と、該中間台1に対
してアクチュエータ25と制御装置26から構成されて
所定の負のばね定数を有する支持機構によって支持され
た除振テーブル2とから構成されたもので、前記アクチ
ュエータ25としては、ボイスコイルモータ、リニアモ
ータ、空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータ等の
リニアアクチュエータが採用され、前記制御装置26と
しては、除振テーブル2の中間台1に対する変位を検出
する変位センサ27および制御回路28ならびに電力増
幅器29から構成される。
Next, referring to FIG. 13 to FIG. 27, a vibration isolation method using a support mechanism including an actuator and a control device as a support mechanism having a negative spring characteristic, a theoretical analysis and an embodiment of the device will be described. Will be described. FIG.
3 includes an intermediate table 1 supported on a floor 6 by a spring 5 having a predetermined positive spring constant, an actuator 25 and a control device 26 for the intermediate table 1, and a predetermined negative And a vibration isolation table 2 supported by a support mechanism having a spring constant. As the actuator 25, a linear actuator such as a voice coil motor, a linear motor, a pneumatic actuator, or a hydraulic actuator is employed. The device 26 includes a displacement sensor 27 for detecting displacement of the vibration isolation table 2 with respect to the intermediate table 1, a control circuit 28, and a power amplifier 29.

【0028】図14に示したものは、床6と中間台1と
の間に、ばね5と併設して所定の減衰率の減衰装置19
を設置することにより、除振系の共振を避けて減衰特性
を改善したものである。図15に示したものは、中間台
1と除振テーブル2との間に、アクチュエータ25と併
設して所定のばね定数のばね30および所定の減衰率の
減衰装置31を設置したもので、ばね30で除振テーブ
ル2の重量を支持することによりアクチュエータ25の
エネルギ消費を低減し、さらに除振系の共振を避けて減
衰特性を改善することができる。図16に示したもの
は、前記図14および図15に示したものを併用したも
のである。つまり、床6と中間台1との間に、ばね5と
併設して所定の減衰率の減衰装置19を設置するととも
に、中間台1と除振テーブル2との間に、アクチュエー
タ25と併設して所定のばね定数のばね30および所定
の減衰率の減衰装置31を設置したものである。
FIG. 14 shows a damping device 19 having a predetermined damping rate, which is provided between the floor 6 and the intermediate table 1 in parallel with the spring 5.
Is installed to avoid the resonance of the vibration isolation system and improve the damping characteristics. FIG. 15 shows an arrangement in which a spring 30 having a predetermined spring constant and a damping device 31 having a predetermined damping rate are provided between the intermediate table 1 and the vibration isolation table 2 in parallel with the actuator 25. By supporting the weight of the anti-vibration table 2 at 30, the energy consumption of the actuator 25 can be reduced, and furthermore the resonance of the anti-vibration system can be avoided to improve the damping characteristics. The one shown in FIG. 16 is a combination of those shown in FIGS. 14 and 15. That is, a damping device 19 having a predetermined damping rate is installed between the floor 6 and the intermediate table 1 in parallel with the spring 5, and an actuator 25 is installed between the intermediate table 1 and the vibration isolation table 2. A spring 30 having a predetermined spring constant and a damping device 31 having a predetermined damping rate.

【0029】図17〜図20によって、負のばね特性に
ついて説明する。 <通常のばね特性(正のばね特性)>図17(a)に示
すように、所定の正のばね定数(k)を有する通常のば
ねによって支持されている質量mのテーブル24上に、
図17(b)に示すような新たに質量Δmが生じて下向
きの外力Δmが加わったとすると、ばねはΔmg/kだ
け縮み、テーブル24は外力と同方向にΔmg/kだけ
変位して、床6との距離がL−Δmg/kとなる。 <負のばね特性>図18(a)では、質量mのテーブル
24に作用する重力mgとアクチュエータ25に発生す
る力が釣り合った状態にあり、床6と質量mの距離がL
に保たれているとする。図18(b)に示すように、テ
ーブル24上に新たに質量増加Δmが生じて下向きの外
力Δmgが加わったときに、アクチュエータ25が伸び
て質量mの床6からの距離がL+ΔLに増加するという
特性を有するとする。このとき、テーブル24は外力と
逆方向にΔLだけ変位する。この系は負のばね特性を有
すると言える。負のばね定数の大きさks は、ks =Δ
mg/ΔLで与えられる。
The negative spring characteristic will be described with reference to FIGS. <Normal Spring Characteristics (Positive Spring Characteristics)> As shown in FIG. 17A, on a table 24 having a mass m supported by an ordinary spring having a predetermined positive spring constant (k),
If a new mass Δm is generated as shown in FIG. 17B and a downward external force Δm is applied, the spring contracts by Δmg / k, and the table 24 is displaced by Δmg / k in the same direction as the external force, and 6 is L-Δmg / k. <Negative Spring Characteristics> In FIG. 18A, the gravity mg acting on the table 24 having the mass m and the force generated in the actuator 25 are in a balanced state, and the distance between the floor 6 and the mass m is L.
Is kept in As shown in FIG. 18B, when a new mass increase Δm occurs on the table 24 and a downward external force Δmg is applied, the actuator 25 extends and the distance of the mass m from the floor 6 increases to L + ΔL. It is assumed that it has the characteristic of: At this time, the table 24 is displaced by ΔL in a direction opposite to the external force. This system can be said to have negative spring properties. The magnitude k s of the negative spring constant is k s = Δ
It is given in mg / ΔL.

【0030】図19に示したものは、図15および図1
6で示した除振装置のように、アクチュエータ25と並
列にばね30と減衰装置31を併設した系が負のばね特
性を有するときの挙動を示すもので、図19(a)では
質量mのテーブル24に作用する重力mgとアクチュエ
ータ25に発生する力およびばね30のばね力とが釣り
合った状態にあり、床6と質量mとの距離がLに保たれ
ているとする。図19(b)に示すように、テーブル2
4上に新たに質量増加Δmが生じて下向きの外力Δmg
が加わったときに、アクチュエータ25が伸びて、質量
mのテーブル24の床6からの距離がL+ΔLに増加す
るという特性を有するとする。このとき、図18に示し
た場合と同様に、テーブル24は外力と逆方向にΔLだ
け変位するので、この系は負のばね特性を有すると言え
る。負のばね定数の大きさks =Δmg/ΔLで与えら
れる。
The one shown in FIG. 19 corresponds to FIG. 15 and FIG.
6 shows a behavior when a system in which a spring 30 and a damping device 31 are provided in parallel with the actuator 25 has a negative spring characteristic like the vibration isolator shown in FIG. 6, and FIG. It is assumed that the gravity mg acting on the table 24, the force generated in the actuator 25, and the spring force of the spring 30 are in a balanced state, and the distance between the floor 6 and the mass m is kept at L. As shown in FIG.
4, a new mass increase Δm is generated and a downward external force Δmg
Is applied, the actuator 25 extends, and the distance from the floor 6 of the table 24 of the mass m increases to L + ΔL. At this time, as in the case shown in FIG. 18, since the table 24 is displaced by ΔL in the direction opposite to the external force, it can be said that this system has a negative spring characteristic. It is given by the magnitude of the negative spring constant k s = Δmg / ΔL.

【0031】<除振装置の直動外乱に対する応答>ここ
では、図13に示した除振装置の直動外乱に対する応答
を図20を用いて説明する。除振テーブル2に質量増加
Δm等によって下向きの一定力F0 (=Δmg)が加わ
ったとすると、負のばね特性が実現されているので、除
振テーブル2と中間台1との距離はΔmg/kS だけ増
加する。一方、ばね5については、そのばね定数をk1
とすると、Δmg/k1 だけ縮むので、中間台1と床6
との距離はΔmg/k1 だけ減少する。したがって、k
S =k1 なる関係を満たすように除振装置が設計されて
いれば、除振テーブル2は全く変位しないことになる。
すなわち、ばね定数の大きさの等しい正のばねと負のば
ねと直列に接続することによって、ばね定数が無限大の
ばねが実現される。
<Response to Linear Motion Disturbance of Vibration Isolator> Here, the response of the vibration isolator to linear motion disturbance shown in FIG. 13 will be described with reference to FIG. If a constant downward force F 0 (= Δmg) is applied to the vibration isolation table 2 due to a mass increase Δm or the like, a negative spring characteristic is realized, and the distance between the vibration isolation table 2 and the intermediate table 1 is Δmg / k S only to increase. On the other hand, for the spring 5, its spring constant is k 1
Then, since it shrinks by Δmg / k 1 , the intermediate table 1 and the floor 6
Decreases by Δmg / k 1 . Therefore, k
If vibration isolation device is designed to meet the S = k 1 the relationship, anti-vibration table 2 would not at all displaced.
That is, by connecting in series a positive spring and a negative spring having the same spring constant, a spring having an infinite spring constant is realized.

【0032】<負のばね特性を実現する第1の制御方法
>図19に示した系において負のばね特性を実現する方
法を図21を用いて説明する。図19に示した系に、変
位センサ27、制御回路28、電力増幅器29からなる
制御装置28が付加されている。これらの要素は、図1
3〜図16における変位センサ27、制御回路28、電
力増幅器29に対応する。制御回路28は次のような機
構から構成される。外力推定機構28Aでは、変位セン
サ27の情報に基づいて、テーブル24に作用する外力
d (図19に示した例では−Δmgに相当する)を推
定する。推定値をf^d と表すと、目標変位発生機構2
8Bでは、前記外力推定機構28Aからの出力に基づい
て、実現する負のばね特性から決まる目標変位を計算す
る。設定する負のばね定数の大きさをkS とすると、目
標変位xref は、次式から求められる。 xref =−f^d /kS (19) ただし、変位の符号は外力の方向と同じ場合を正とす
る。位置制御機構28Cでは、目標変位に一致するよう
にテーブル24の変位を制御する。具体的には式19で
求めた目標変位分だけアクチュエータ25を伸縮するた
めの制御信号を生成して、電力増幅回路29に出力す
る。電力増幅回路29は、制御信号にしたがってアクチ
ュエータ25を駆動する。
<First Control Method for Realizing Negative Spring Characteristics> A method for realizing negative spring characteristics in the system shown in FIG. 19 will be described with reference to FIG. A control device 28 including a displacement sensor 27, a control circuit 28, and a power amplifier 29 is added to the system shown in FIG. These elements are shown in FIG.
3 to 16 correspond to the displacement sensor 27, the control circuit 28, and the power amplifier 29. The control circuit 28 has the following mechanism. The external force estimating mechanism 28A estimates the external force f d (corresponding to −Δmg in the example shown in FIG. 19 ) acting on the table 24 based on the information of the displacement sensor 27. When the estimated value is expressed as f ^ d , the target displacement generation mechanism 2
In step 8B, based on the output from the external force estimating mechanism 28A, a target displacement determined from the realized negative spring characteristic is calculated. Assuming that the magnitude of the negative spring constant to be set is k S , the target displacement x ref can be obtained from the following equation. x ref = −f ^ d / k S (19) where the sign of the displacement is positive when the direction is the same as the direction of the external force. The position control mechanism 28C controls the displacement of the table 24 so as to match the target displacement. Specifically, a control signal for expanding and contracting the actuator 25 by the target displacement calculated by Expression 19 is generated and output to the power amplifier circuit 29. The power amplifier circuit 29 drives the actuator 25 according to the control signal.

【0033】<理論解析>ここでは、アクチュエータ2
5としてボイスコイルモータを用いる場合について述べ
る。他のアクチュエータを用いる場合も同様にして負の
ばね特性を実現できる。図22に力学的モデルを示す。
この系の運動方程式は、次式のように求められる。 ‥ ・ m2 x+ca x+ka x=fa +fd , (20) ここで、 m2 :テーブル24の質量 x :テーブル24の平衡点からの変位 ka :アクチュエータ25と並列に挿入されたばね30
のばね定数 ca :アクチュエータ25と並列に挿入された減衰装置
31の減衰係数 fa :アクチュエータ25の発生力 fd :テーブル24に作用する直動外乱 アクチュエータ25に発生する力は、コイル電流に比例
するので、次のように表される。 fa =ki , (21) ここで、 ki :ボイスコイルモータの推力定数 i :制御電流
<Theoretical analysis> Here, the actuator 2
The case where a voice coil motor is used as 5 will be described. In the case where another actuator is used, a negative spring characteristic can be realized in the same manner. FIG. 22 shows a mechanical model.
The equation of motion of this system is obtained as follows. ‥ · m 2 x + c a x + k a x = f a + f d, where (20), m 2: mass of the table 24 x: displacement from the equilibrium point of the table 24 k a: spring 30 inserted in parallel with the actuator 25
The spring constant c a: damping coefficient of the actuator 25 and the inserted damping device in parallel 31 f a: force generated by the actuator 25 f d: force generated in the linear disturbance actuator 25 acting on the table 24, the coil current Since it is proportional, it is expressed as follows. f a = ki i , (21) where ki : thrust constant of voice coil motor i: control current

【0034】式(21)を式(20)に代入すると次式
が得られる。 ‥ ・ m2 x+ca x+ka x=ki i+fd , (22) 制御系を設計するときには、直動外乱fd は一定である
とする。すなわち、 ・ fd =0 (23) 式(22)(23)をまとめて状態空間表示すると、次
式が得られる。 ・ x(t)=Ax(t)+Bu(t) (24) ここで、
By substituting equation (21) into equation (20), the following equation is obtained. ‥ · m 2 x + c ax + k ax = ki i + f d , (22) When designing a control system, it is assumed that the linear disturbance f d is constant. F d = 0 (23) When the expressions (22) and (23) are collectively expressed in a state space, the following expression is obtained. X (t) = Ax (t) + Bu (t) (24) where:

【数1】 u=i,a0 =ka /m2 ,a1 =ca /m2 ,b0
i /m2 ,d0 =1/m2 オブザーバ理論を適用することによって、センサ27に
よって検出されるテーブル24の変位xから、テーブル
24に作用する外力を推定することができる。
(Equation 1) u = i, a 0 = k a / m 2 , a 1 = c a / m 2 , b 0 =
by applying the k i / m 2, d 0 = 1 / m 2 observer theory, the displacement x of the table 24 is detected by the sensor 27, it is possible to estimate the external force acting on the table 24.

【0035】同一次元オブザーバを用いる場合、オブザ
ーバの動特性は、次式によって表される。 ・ x^=(A−EC)x^(t)+Bu(t)+ECx(t) (25) ここで、
When the same-dimensional observer is used, the dynamic characteristic of the observer is expressed by the following equation. X ^ = (A−EC) x ^ (t) + Bu (t) + ECx (t) (25) where

【数2】 行列Eは、オブザーバのゲインと呼ばれる行列で、これ
を定める手順を以下に述べる。実際の状態ベクトルx
(t)とその推定値x^(t)との間の誤差ベクトル e(t)=x(t)−x^(t) (26) は次式を満足する。 ・ e(t)=(A−EC)e(t) (27) したがって、行列(A−EC)の固有値がすべて負の実
部を持てば、 limx^(t)=x(t) (28) t→∞ となる。
(Equation 2) The matrix E is a matrix called an observer gain, and a procedure for determining the matrix E will be described below. Actual state vector x
An error vector e (t) = (t) −x ^ (t) (26) between (t) and its estimated value x ^ (t) satisfies the following equation. E (t) = (A-EC) e (t) (27) Therefore, if all the eigenvalues of the matrix (A-EC) have a negative real part, limx ^ (t) = x (t) (28) ) T → ∞.

【0036】行列(A−EC)の固有値はオブザーバの
極と呼ばれるが、これは行列(A−EC)の特性多項式 det〔sI−(A−EC)〕=s3 +(a1 +e1 )s 2+(a0 +a1 1 +e2 )s+d0 3 (29) から求められる。ここでは、オブザーバの極が、 Λ={−λ1 , −λ2 ,−λ3 } (30) となるようにオブザーバのゲインEを定めることにす
る。ただし、λ1 は、 Re〔λ1 〕>0 (i=1,2,3) (31) を満たすように選定されているとする。配置したい極か
ら決まる特性多項式は次次式のように求められる。 td (s)=(s+λ1 )(s+λ2 )(s+λ3 )=s3 +(λ1 +λ2 +λ3 )s2 +(λ1 λ2 +λ2 λ3 +λ3 λ1 )s+λ1 λ2 λ3 (32) 式(29)と式(32)とを比較することによって、オ
ブザーバのゲインEは次式のように定められる。 e1 =λ1 +λ2 +λ3 −a1 (33) e2 =λ1 λ2 +λ2 λ3 +λ3 λ1 −a0 −a1 1 (34) e3 =λ1 λ2 λ3 /d0 (35)
The eigenvalues of the matrix (A-EC) are called observer poles, which are characteristic polynomials of the matrix (A-EC) det [sI- (A-EC)] = s 3 + (a 1 + e 1 ). s 2 + (a 0 + a 1 e 1 + e 2 ) s + d 0 e 3 (29) Here, the observer gain E is determined so that the poles of the observer are as follows: Λ = {− λ 1, −λ 2 , −λ 3 } (30). Here, it is assumed that λ 1 is selected so as to satisfy Re [λ 1 ]> 0 (i = 1, 2, 3) (31). The characteristic polynomial determined by the pole to be arranged is obtained as in the following equation. t d (s) = (s + λ 1 ) (s + λ 2 ) (s + λ 3 ) = s 3 + (λ 1 + λ 2 + λ 3 ) s 2 + (λ 1 λ 2 + λ 2 λ 3 + λ 3 λ 1 ) s + λ 1 λ 2 λ 3 (32) By comparing Equation (29) and Equation (32), the gain E of the observer is determined as follows. e 1 = λ 1 + λ 2 + λ 3 -a 1 (33) e 2 = λ 1 λ 2 + λ 2 λ 3 + λ 3 λ 1 -a 0 -a 1 e 1 (34) e 3 = λ 1 λ 2 λ 3 / D 0 (35)

【0037】前記のようにオブザーバのゲインEを定め
たとき、f^d をfd 推定値とすると、次式のような関
係が成立する。 f^d =fd +c1 exp( −λ1t) +c2 exp( −λ2t) +c3 exp ( −λ3t) (36) ここで、c1 、c2 、c3 は制御対象とオブザーバの初
期条件から定まる定数である。式31の条件から、 limf^d (t)=fd (37) t→∞ が成立する。設定する負のばね定数の大きさをks とす
ると、目標変位xref は次式から求められる。 xref =−f^d /ks (38) ここで、f^d は、オブザーバ(25)によって求めら
れるfd の推定値である。位置制御には、I−PD制御
を適用する。すなわち、制御入力を次式のように定め
る。 ・ u(t)=pI ∫(xref −x)dt−pd x(t)−pV x(t) (39)
When the gain E of the observer is determined as described above, if f ^ d is an estimated value of f d , the following equation is established. f ^ d = f d + c 1 exp (-λ 1 t) + c 2 exp (-λ 2 t) + c 3 exp (-λ 3 t) (36) where, c 1, c 2, c 3 is the control object And a constant determined from the initial conditions of the observer. From the condition of Expression 31, limf ^ d (t) = f d (37) t → ∞ holds. Assuming that the magnitude of the negative spring constant to be set is k s , the target displacement x ref can be obtained from the following equation. x ref = -f ^ d / k s (38) where, f ^ d is an estimate of f d as determined by the observer (25). I-PD control is applied to position control. That is, the control input is determined as in the following equation. · U (t) = p I ∫ (x ref -x) dt-p d x (t) -p V x (t) (39)

【0038】式(35)を式(21)に代入し、ラプラ
ス変換した式を整理すると、次式が得られる。 X(s)=(b0 I /(s3 +(b0 V +a1 )s2 +(b0 d +a 0 )s+b0 I ))Xref (s)+(sd0 /(s3 +(b0 V +a1 )s 2 +(b0 d +a0 )s+b0 I ))Fd (s) (40) ここで、ラプラス変換された変数は、対応する大文字で
示している。フィードバックゲインpI 、pd 、pV
閉ループ系の極が安定になるように選定さているとき、
式(36)(40)から、式(23)を満たすfd に対
して、 limx(t)=−fd /ks (41) t→∞ が成立する。したがって、ばね定数の大きさks の負の
ばね特性が実現される。
Substituting equation (35) into equation (21),
By rearranging the transformed equations, the following equation is obtained. X (s) = (b0pI/ (SThree+ (B0pV+ A1) STwo+ (B0pd+ A 0 ) S + b0pI)) Xref(S) + (sd0/ (SThree+ (B0pV+ A1) S Two + (B0pd+ A0) S + b0pI)) Fd(S) (40) where the Laplace-transformed variable is the corresponding uppercase letter
Is shown. Feedback gain pI, Pd, PVBut
When the poles of the closed loop system are selected to be stable,
From equations (36) and (40), f that satisfies equation (23)dTo
And limx (t) =-fd/ Ks (41) t → ∞ is established. Therefore, the magnitude k of the spring constantsNegative
Spring characteristics are realized.

【0039】<負のばね特性を実現する第2の制御方法
>ここでは、オブザーバや位置制御系を陽には用いない
で、負のばね特性を実現する制御入力を直接構成する方
法を示す。制御側の導出には、伝達関数表現方法を用い
る。簡単のため初期条件を零としてラプラス変換する
と、式(20)(21)から次式が求められる。 X(s)=(b0 I(s)+d0 d (s))/(s2 +a1 s+a0 ) (42) 制御入力i(t)(I(s))は、変位センサの信号に
基づいて、定めることにすると、時不変ゲインの線形制
御を実施する場合には、制御則は一般に次式のように表
すことができる。 I(s)=−p(s)X(s) (43) コントローラとしてプロパーな伝達関数を持つものを用
いる場合には、一般に次式のように表すことができる。 p(s)=h(s)/g(s)=(hn n +hn-1 n-1 +・・・+h1 s+h0 )/(sn +gn-1 n-1 +・・・+g1 s+g0 ) (44) 厳密にプロパーな伝達関数を持つコントローラを用いる
場合には、 hn =0 (45) となる。
<Second Control Method for Achieving Negative Spring Characteristics> Here, a method of directly configuring a control input for achieving negative spring characteristics without explicitly using an observer or a position control system will be described. For the derivation on the control side, a transfer function expression method is used. When Laplace transform is performed with the initial condition set to zero for simplicity, the following equation is obtained from equations (20) and (21). X (s) = (b 0 I (s) + d 0 F d (s)) / (s 2 + a 1 s + a 0) (42) control input i (t) (I (s )) , the signal of the displacement sensor When performing linear control of a time-invariant gain, the control law can be generally expressed as the following equation. I (s) =-p (s) X (s) (43) When a controller having a proper transfer function is used as a controller, it can be generally expressed as the following equation. p (s) = h (s ) / g (s) = (h n s n + h n-1 s n-1 + ··· + h 1 s + h 0) / (s n + g n-1 s n-1 + .. + G 1 s + g 0 ) (44) When a controller having a strictly proper transfer function is used, h n = 0 (45).

【0040】式(43)を式(42)に代入して整理す
ると、次式が得られる。 X(s)=(g(s)/((s2 +a1 s+a0 )g(s)+b0 h(s) ))d0 d (s) (46) 直動外乱に対する剛性を評価するために、 Fd (s)=F0 /s (F0 は一定) (47) とする。閉ループ系が安定となるように制御則が選定さ
れているとすると、定常 変位x(∞)は次式のように求められる。 x2 (∞)/F0 =lim((g(s)/((s2 +a1 s+a0 )g(s t→0 )+b0 h(s)))d0 =d0 0 /(a0 0 +b0 0 ) (48) 式(48)から、この系が大きさks の負のばね剛性を
有するようにするには、次式を満たすように、g
(s)、h(s)を選定すればよいことが分かる。 d0 0 /(a0 0 +b0 0 )=−1/ks (49) ∴ka +ki 0 /g0 =−ks (50) プロパーな伝達関数を持つコントローラを用いる場合、
式(49)を満たすと同時に閉ループ系を安定とするた
めには、n=2以上の次数を持つことが必要となる。逆
に、この条件が満たされれば、閉ループ系の極を任意に
配置することができる。n=2の場合、式(46)から
閉ループ系の特性多項式tc (s)は次式のように求め
られる。 tc (s)=s4 +(a1 +g1 )s3 +(a0 +g0 +a1 1 +b0 2 )s2 +(a0 1 +a1 0 +b0 1 )s+(a0 0 +b0 0 ) (51)
Substituting equation (43) into equation (42) and rearranging
Then, the following equation is obtained. X (s) = (g (s) / ((sTwo+ A1s + a0) G (s) + b0h (s))) d0Fd(S) (46) To evaluate the rigidity against the linear motion disturbance, Fd(S) = F0/ S (F0Is constant.) (47) A control law is selected so that the closed-loop system is stable.
If this is the case, the steady displacement x (∞) can be obtained as follows. xTwo(∞) / F0= Lim ((g (s) / ((sTwo+ A1s + a0) G (st → 0) + b0h (s))) d0= D0g0/ (A0g0+ B0h0(48) From equation (48), this system has a size ksNegative spring stiffness
In order to have g
It can be seen that (s) and h (s) should be selected. d0g0/ (A0g0+ B0h0) =-1 / ks (49) ∴ka+ Kih0/ G0= -Ks (50) When using a controller with a proper transfer function,
Equation (49) must be satisfied and the closed-loop system must be stable.
For this purpose, it is necessary to have an order of n = 2 or more. Reverse
If this condition is satisfied, the poles of the closed loop
Can be arranged. When n = 2, from equation (46)
Characteristic polynomial t of closed loop systemc(S) is calculated as follows:
Can be tc(S) = sFour+ (A1+ G1) SThree+ (A0+ G0+ A1g1+ B0h Two ) STwo+ (A0g1+ A1g0+ B0h1) S + (a0g0+ B0h0) (51)

【0041】配置したい極から定まる特性多項式が次式
によって与えられているとする。 td (s)=s4 +c3 3 +c2 2 +c1 s+c0 (52) 式(50)(51)(52)から、設定された大きさの
負のばね剛性を持ち、かつ望ましい極を持つ閉ループ系
を実現するコントローラの係数が次のように求められ
る。 g0 =−c0 /d0 s =−c0 m/ks (53) g1 =c3 −a1 (54) h0 =(c0 −a0 0 )/b0 (55) h1 =(c1 −a0 1 −a1 0 )/b0 (56) h2 =(c2 −a0 −g0 −a1 1 )/b0 (57) 厳密にプロパーな伝達関数を持つコントローラを用いる
場合には、式(50)を満足し、かつ閉ループ系の極を
任意に配置するためには、3つ以上の次数を持つコント
ローラが必要となる。n=3の場合、配置したい極から
定まる特性多項式を、 〜 td (s)=s5 +c4 4 +c3 3 +c2 2 +c1 s+c0 (58) とすると、コントローラの係数が次のように求められ
る。 g0 =−c0 /d0 n =−c0 m/ks (59) g2 =c4 −a1 (60) g1 =c3 −a0 −a1 2 (61) h0 =c0 (a0 /d0 s +1)/b0 =c0 (k/ks +1)/b0 (62) h1 =(c1 −a0 1 −a1 0 )/b0 (63) h2 =(c2 −a0 2 −a1 1 −g0 )/b0 (64)
It is assumed that a characteristic polynomial determined by the pole to be arranged is given by the following equation. t d (s) = s 4 + c 3 s 3 + c 2 s 2 + c 1 s + c 0 (52) From the equations (50), (51) and (52), it is desirable to have a negative spring stiffness of the set magnitude. The coefficient of the controller that realizes the closed-loop system having the pole is obtained as follows. g 0 = -c 0 / d 0 k s = -c 0 m / k s (53) g 1 = c 3 -a 1 (54) h 0 = (c 0 -a 0 g 0) / b 0 (55 ) h 1 = (c 1 -a 0 g 1 -a 1 g 0) / b 0 (56) h 2 = (c 2 -a 0 -g 0 -a 1 g 1) / b 0 (57) strictly When a controller having a proper transfer function is used, a controller having three or more orders is required in order to satisfy Expression (50) and arbitrarily arrange the poles of the closed loop system. in the case of n = 3, the characteristic polynomial determined from placement want electrode, when ~ t d (s) = s 5 + c 4 s 4 + c 3 s 3 + c 2 s 2 + c 1 s + c 0 (58), the coefficients of the controller It is required as follows. g 0 = -c 0 / d 0 k n = -c 0 m / k s (59) g 2 = c 4 -a 1 (60) g 1 = c 3 -a 0 -a 1 g 2 (61) h 0 = c 0 (a 0 / d 0 k s +1) / b 0 = c 0 (k / k s +1) / b 0 (62) h 1 = (c 1 -a 0 g 1 -a 1 g 0) / B 0 (63) h 2 = (c 2 −a 0 g 2 −a 1 g 1 −g 0 ) / b 0 (64)

【0042】<除振装置の動作解析>図16に示した除
振装置について理論解析を行う。図23にその力学モデ
ルを示す。負のばね特性を実現する制御方法についての
前述の各理論解析と同様に、アクチュエータとしてはボ
イスコイルモータを用いているものとする。 <基本方程式>図23における各質量1、2および床6
は、垂直方向に並進運動するものとする。この系の運動
方程式は、次式のように求められる。 ‥ ・ ・ m1 1 =−k1 (x1 −x0 )−c1 (x1 −x0 )−ka (x1 −x2 ・ ・ )−ca (x1 −x2 )−fa (65) ‥ ・ ・ m2 2 =−ka (x2 −x1 )−ca (x2 −x1 )+fa +fd (66) ここで、 x1 :中間台1の平衡点からの変位 x2 :除振テーブル2の平衡点からの変位 x0 :床6の振動変位 k1 :ばね5のばね定数 c1 :減衰装置19の減衰係数 ka :アクチュエータ25と併設されたばね30のばね
定数 ca :アクチュエータ25と併設された減衰装置31の
減衰係数 fd :除振テーブル2に作用する直動外乱 fa :アクチュエータ25(ボイスコイルモータ)の推
力 アクチュエータの発生する力は、コイル電流に比例する
もで、次のように表される。 fa =ki i (67) ここで、 ki :ボイスコイルモータの推力定数 i :制御電流
<Operation Analysis of Anti-Vibration Apparatus> A theoretical analysis is performed on the anti-vibration apparatus shown in FIG. FIG. 23 shows the dynamic model. It is assumed that a voice coil motor is used as the actuator, as in the above-described theoretical analysis on the control method for realizing the negative spring characteristic. <Basic equation> Each mass 1, 2 and floor 6 in FIG.
Shall translate in the vertical direction. The equation of motion of this system is obtained as follows. ‥ · · m 1 x 1 = -k 1 (x 1 -x 0) -c 1 (x 1 -x 0) -k a (x 1 -x 2 · ·) -c a (x 1 -x 2) -f a (65) ‥ · · m 2 x 2 = -k a (x 2 -x 1) -c a (x 2 -x 1) + f a + f d (66) where, x 1: intermediate scaffold 1 displacement x 2 from the equilibrium point of: anti-vibration displacement x from the equilibrium point of the table 2 0: vibration displacement k 1 floor 6: spring constant of the spring 5 c 1: damping coefficient of the damping device 19 k a: actuator 25 and hotel is a spring constant of the spring 30 c a: damping coefficient of the actuator 25 and the hotel is a damping device 31 f d: vibration-linear disturbances acting on the table 2 f a: thrust actuator of the actuator 25 (voice coil motor) occurs The force exerted is proportional to the coil current and is expressed as follows. f a = ki i (67) where ki : thrust constant of the voice coil motor i: control current

【0043】<負の剛性を実現する制御系(制御方法
2)>ここでは、前記第2の制御方法を適用する。中間
台と除振テーブルの相対変位から制御入力を構成するこ
とにすると、制御入力は、一般に次のように表すことが
できる。 I(s)=−p(s)(X2 (s)−X1 (s))=((hn n +hn-1 n-1 +・・・+h1 s+h0 )/(sn +gn-1 n-1 +・・・+g1 s+g 0 ))(X2 (s)−X1 (s)) (68) ここで、p(s)は、閉ループ系を安定にし、かつ次式
を満たすように選定されているとする(式(50)を参
照)。 k0 +ki 0 /g0 =−ks (69) 中間台1のダイナミックが無視できる場合には、n=2
以上の次数を持つ制御器を用いれば、閉ループを安定化
すると同時に、式(69)を満たすようにすることがで
きる。
<Control System for Realizing Negative Stiffness (Control Method)
2)> The second control method is applied here. Middle
The control input is composed of the relative displacement of the table and the vibration isolation table.
Then, the control input can be generally expressed as
it can. I (s) = − p (s) (XTwo(S) -X1(S)) = ((hnsn+ Hn-1 sn-1+ ... + h1s + h0) / (Sn+ Gn-1sn-1+ ... + g1s + g 0 )) (XTwo(S) -X1(S)) (68) where p (s) stabilizes the closed loop system and
(See equation (50)).
See). k0+ Kih0/ G0= -Ks (69) If the dynamic of the intermediate stage 1 can be ignored, n = 2
Using a controller with the above order stabilizes the closed loop
At the same time, it is possible to satisfy equation (69).
Wear.

【0044】<基本特性の解析>簡単のため初期条件を
零と仮定してラプラス変換すると、式(65)〜(6
8)から、次式が求められる。 X1 (s)=(c1 s+k1 )(m2 2 +ca s+ka +ki p(s)) X0 (s)/tc (s)+(ca s+ka +ki p(s))Fd (s)/tc ( s) (70) X2 (s)=(c1 s+k1 )(ca s+ka +ki p(s))X0 (s) /tc (s)+(m1 2 +c1 s+k1 +ca s+ka +ki p(s))Fd (s)/tc (s) (71) ここで、 tc (s)=(m1 2 +c1 s+k1 )(m2 2 +ca s+ka +ki p(s))+m2 2 (ca s+ka +ki p(s)) (72)
<Analysis of Basic Characteristics> For simplicity, the Laplace transform is performed assuming that the initial condition is zero.
From 8), the following equation is obtained. X 1 (s) = (c 1 s + k 1) (m 2 s 2 + c a s + k a + k i p (s)) X 0 (s) / t c (s) + (c a s + k a + k i p (s )) F d (s) / t c (s) (70) X 2 (s) = (c 1 s + k 1) (c a s + k a + k i p (s)) X 0 (s) / t c (s ) + (m 1 s 2 + c 1 s + k 1 + c a s + k a + k i p (s)) F d (s) / t c (s) (71) where, t c (s) = ( m 1 s 2 + c 1 s + k 1) (m 2 s 2 + c a s + k a + k i p (s)) + m 2 s 2 (c a s + k a + k i p (s)) (72)

【0045】直動外乱に対する剛性を評価するために、 Fd =F0 /s (F0 :一定) (73) とする。床6の振動の影響を無視すると(x0 =0)、
除振テーブル2の定常変位x2 (∞)は次のように求め
られる。 x2 (∞)/F0 =lim(m1 2 +c1 s+k1 +ca s+ka +ki t→0 p(s))/tc (s)=(k1 +ka +ki 0 /g0 )/k1 (ka +ki 0 /g0 ) (74) 式(69)から x2 (∞)/F0 =−(k1 −ks )/k1 s (75) したがって、k1 =ks (76) を満たすように除振装置が設計されているならば、 x2 (∞)/F0 =0 (77) となる。これは、コンプライアンスが零、すなわち剛性
が無限大であることを意味する。なお、前記の解析にお
いて、c1 =0,ka =0,ca =0とおくと、図13
で示した除振装置に関する解析結果が得られ、ka
0,ca =0とおくと、図14で示した除振装置に関す
る解析結果が得られ、c1 =0とおくと、図15で示し
た除振装置に関する解析結果が直ちに得られる。
In order to evaluate the rigidity against a linear motion disturbance, it is assumed that F d = F 0 / s (F 0 : constant) (73) If the effect of the vibration of the floor 6 is ignored (x 0 = 0),
The steady displacement x 2 (∞) of the vibration isolation table 2 is obtained as follows. x 2 (∞) / F 0 = lim (m 1 s 2 + c 1 s + k 1 + c a s + k a + k i t → 0 p (s)) / t c (s) = (k 1 + k a + k i h 0 / g 0) / k 1 (k a + k i h 0 / g 0) (74) equation (69) from x 2 (∞) / F 0 = - (k 1 -k s) / k 1 k s (75) Therefore, if the anti-vibration device is designed to satisfy k 1 = k s (76), then x 2 (∞) / F 0 = 0 (77). This means that the compliance is zero, ie the stiffness is infinite. In the above analysis, if c 1 = 0, k a = 0, and c a = 0, FIG.
The analysis result of the vibration isolation device indicated by is obtained, and k a =
0, putting a c a = 0, the analysis results on anti-vibration apparatus shown in FIG. 14 is obtained by placing a c 1 = 0, the analysis results on anti-vibration apparatus shown in FIG. 15 is obtained immediately.

【0046】図24は、本発明の除振方法およびその装
置の基礎実験装置を示すもので、一対の平行板ばね10
1、102を介してベース100に結合されている中間
台103には、ボイスコイルモータ104が取り付けら
れている。中間台103の運動は、平行板ばね101、
102によって垂直方向の1自由度の並進運動に拘束さ
れる。一方、ボイスコイルモータの可動部105には除
振テーブル106が取り付けられ、ボイスコイルモータ
によって垂直方向に並進運動をするように駆動される。
除振テーブル106の中間台103に対する相対変位は
センサ107が検出し、ベース100に対する中間台1
03の相対変位はセンサ108が検出するように構成さ
れる。
FIG. 24 shows a basic experiment apparatus of the vibration isolation method and the vibration isolation method according to the present invention.
A voice coil motor 104 is mounted on an intermediate base 103 connected to the base 100 via the bases 1 and 102. The movement of the intermediate table 103 is performed by the parallel leaf spring 101,
102 constrains the translation to one degree of freedom in the vertical direction. On the other hand, an anti-vibration table 106 is attached to the movable portion 105 of the voice coil motor, and the voice coil motor is driven by the voice coil motor to perform a vertical translational motion.
The relative displacement of the vibration isolation table 106 with respect to the intermediate table 103 is detected by the sensor 107 and the intermediate table 1 with respect to the base 100 is detected.
03 is configured to be detected by the sensor 108.

【0047】次に、図25および図26により、前記試
作した基礎実験装置を用いて行った実験結果について説
明する。図25は負のばね特性を実現する第2の制御方
法(段落0039〜段落0041)を用いて実現した負
のばね特性に関する実験結果で、中間台103を固定し
て制御系を設計する際に負のばね定数を、(a)15k
N/m、(b)20kN/m、(c)25kN/mに設
定して、テーブルへの付加質量Δmを増大させていった
場合のテーブル変位量を測定したものである。図におい
て、縦軸は付加質量Δmによる荷重(=Δmg)
〔N〕、横軸はテーブルの上向きの変位〔mm〕を表し
ている。図25から、(a)〜(c)のいずれの場合
も、線形的にテーブル変位は上昇しており、負のばね特
性が実現されていることが分かった。また、実測された
負のばね定数の大きさは、(a)14.9kN/m、
(b)19.7kN/m、(c)25.1kN/mであ
り、制御系を設計するときの設定値とほぼ一致している
ことが分かった。この結果から、負のばね定数の大きさ
は、制御系を設計する祭に設定するk3 の値によって自
由に設定することができることも分かる。
Next, with reference to FIG. 25 and FIG. 26, the results of an experiment performed using the prototype basic experiment apparatus will be described. FIG. 25 shows experimental results on negative spring characteristics realized using the second control method for realizing negative spring characteristics (paragraphs 0039 to 0041). (A) 15k
N / m, (b) 20 kN / m, and (c) 25 kN / m, and the table displacement was measured when the additional mass Δm to the table was increased. In the figure, the vertical axis represents the load due to the additional mass Δm (= Δmg).
[N], and the horizontal axis represents the upward displacement [mm] of the table. From FIG. 25, it was found that in any of the cases (a) to (c), the table displacement increased linearly, and a negative spring characteristic was realized. Also, the magnitude of the actually measured negative spring constant is (a) 14.9 kN / m,
(B) was 19.7 kN / m, and (c) was 25.1 kN / m, which was almost the same as the set value when the control system was designed. From this result, the size of the negative spring constant is also seen that it is possible to freely set the value of k 3 is set to festival to design the control system.

【0048】図26は、中間台を平行板ばねによって支
持した状態での除振テーブルのベースに対する変位およ
び中間台のベースに対する変位についての実験結果であ
る。平行板ばねによる正のばね定数の値は16.4kN
/mで、制御系を設計する祭に設定する負のばね定数の
大きさも16.4kN/mとしている。図から、テーブ
ルへの荷重を増加させていった場合、中間台は線形的に
下降していくのに対して、テーブルの変位はほとんど生
じないことが分かる。テーブルへの荷重が5Nの場合の
テーブルの変位量は5μm程度であり、ベースに対する
剛性は約1000kN/mで、正のばね定数や設定した
負のばね定数の大きさの約61倍となっている。
FIG. 26 shows the results of experiments on the displacement of the vibration isolation table with respect to the base and the displacement of the intermediate table with respect to the base when the intermediate table is supported by the parallel leaf springs. The value of the positive spring constant by the parallel leaf spring is 16.4 kN
/ M, the magnitude of the negative spring constant set at the festival for designing the control system is also set to 16.4 kN / m. From the figure, it can be seen that when the load on the table is increased, the intermediate table descends linearly, while the table is hardly displaced. When the load on the table is 5N, the amount of displacement of the table is about 5 μm, and the rigidity with respect to the base is about 1000 kN / m, which is about 61 times the magnitude of the positive spring constant or the set negative spring constant. I have.

【0049】これらの関係から、先に示した理論解析の
有効性が確認できた。ボイスコイルモータ(アクチュエ
ータ)と制御装置から構成される負のばね特性を有する
支持機構とばね機構を組み合わせた零コンプライアンス
機構は、理論上は除振テーブルのベース(床)に対する
変位を零にするとともに、直動外乱に対して無限大の剛
性を持つことを可能にする。実測された範囲では、テー
ブルのベース(床)に対する剛性は約1000kN/m
で、このときの除振テーブルの床に対する変位は5Nの
直動外乱に対して5μmである。これは、ボイスコイル
モータ(アクチュエータ)と制御装置から構成される負
のばね特性を持つ支持機構とばね機構とを組み合わせる
ことによって、コンプライアンスをほぼ零にすることが
でき、これにより、直動外乱に対する剛性をきわめて大
きくできることが確認された。
From these relationships, the validity of the theoretical analysis described above was confirmed. The zero compliance mechanism, which combines a support mechanism with a negative spring characteristic and a spring mechanism composed of a voice coil motor (actuator) and a control device, theoretically reduces the displacement of the vibration isolation table relative to the base (floor) to zero. In addition, it is possible to have infinite rigidity against a linear motion disturbance. Within the measured range, the rigidity of the table relative to the base (floor) is about 1000 kN / m.
In this case, the displacement of the vibration isolation table with respect to the floor is 5 μm with respect to a 5N linear motion disturbance. This is because the compliance can be made almost zero by combining a spring mechanism with a support mechanism having a negative spring characteristic composed of a voice coil motor (actuator) and a control device. It was confirmed that the rigidity could be extremely increased.

【0050】図27〜図30に別の実施の形態を示す。
基本的な構造は前記図13〜図16に示したものと同様
であるが、図13〜図16に示したものが中間台1と床
6との間にばね5、あるいはばね5および減衰装置19
が配設され、かつ中間台1と除振テーブル2との間にア
クチュエータ25、あるいはアクチュエータ25とばね
30および減衰装置31が配設されていたのに対して、
図27〜図30に示したものでは、中間台1を支持する
機構と除振テーブル2を支持する機構とを交換した形態
が採用されたものである。つまり、図27〜図30に示
したものでは、床6と中間台1との間にて、アクチュエ
ータと制御装置からなる負のばね特性を付与して床から
中間台1に伝わる振動を絶縁するように構成されてい
る。このように構成することによって、変位センサ2
7、制御回路28、電力増幅器29およびアクチュエー
タ25からなる制御装置26の制御が静止側である床6
との間にて行えるので、配線等の取りまわし等が簡素化
される。
FIGS. 27 to 30 show another embodiment.
The basic structure is the same as that shown in FIGS. 13 to 16, except that the spring 5 or the spring 5 and the damping device are provided between the intermediate table 1 and the floor 6 as shown in FIGS. 19
And the actuator 25, or the actuator 25, the spring 30, and the damping device 31 are disposed between the intermediate table 1 and the vibration isolation table 2,
27 to 30 employ a mode in which a mechanism for supporting the intermediate table 1 and a mechanism for supporting the vibration isolation table 2 are exchanged. In other words, in the configuration shown in FIGS. 27 to 30, a negative spring characteristic composed of an actuator and a control device is provided between the floor 6 and the intermediate base 1 to insulate vibration transmitted from the floor to the intermediate base 1. It is configured as follows. With this configuration, the displacement sensor 2
7. The floor 6 on which the control of the control device 26 comprising the control circuit 28, the power amplifier 29 and the actuator 25 is on the stationary side.
In this case, routing of wiring and the like can be simplified.

【0051】以上、本発明の除振方法およびその装置の
実施の形態を説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内
で、中間台および除振テーブルの形状、形式、電磁石お
よび永久磁石の形状、形式およびそれらの配設形態(電
磁石を中間台あるいは除振テーブルに設置するか、永久
磁石を除振テーブルあるいは中間台に設置するか、永久
磁石に加えて強磁性体を併設するか、もしくは永久磁石
を電磁石の鉄心に組み込んで除振テーブルあるいは中間
台のいずれか一方にのみ設置し、他方には強磁性体を設
置するように構成してもよい)、アクチュエータ、ばね
および減衰装置の形状、形式およびその中間台への配設
形態(床と中間台との間にはばねに加えて適宜の減衰装
置を併設してもよい)、ゼロパワー制御手段、アクチュ
エータの制御手段(変位センサの種類、制御回路の形
式、電力増幅形態およびそれらによるアクチュエータの
制御形態)、除振の方向(前述の各実施の形態では、主
として垂直方向の除振について説明したが、水平方向の
除振、あるいは垂直方向および水平方向を同時に除振す
るように構成できることは言うまでもない。)等につい
ては適宜選定できる。
The embodiments of the vibration-damping method and the vibration-damping device according to the present invention have been described above. However, within the scope of the present invention, the shapes and types of the intermediate table and the vibration-isolating table, and the shapes of the electromagnet and the permanent magnet , Type and arrangement thereof (Electromagnet is installed on the intermediate table or vibration isolation table, permanent magnet is installed on the vibration isolation table or intermediate table, ferromagnetic material is provided in addition to permanent magnet, or Permanent magnets may be incorporated in the core of the electromagnet and installed on only one of the vibration isolation table and the intermediate table, and the other may be installed with a ferromagnetic material), actuators, springs and damping devices , Type and arrangement on the intermediate table (an appropriate damping device may be provided in addition to the spring between the floor and the intermediate table), zero power control means, actuator control means ( The type of the position sensor, the type of the control circuit, the power amplification mode and the control mode of the actuator using them, and the direction of vibration isolation (in each of the above-described embodiments, mainly the vertical vibration isolation has been described. It is needless to say that the vibration or the vibration in the vertical direction and the horizontal direction can be simultaneously eliminated.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明で
は、正のばね特性を有する支持機構と、負のばね特性を
有する支持機構とを直列に接続することによって、装置
上で発生する直動外乱に対して略無限大の剛性を有せし
めるとともに、床に対する振動を絶縁することによっ
て、除振テーブル等の装置が床に対して、正のばね特性
を有する支持機構と負のばね特性を有する支持機構とを
介して配設されるので、床からの地動外乱に対する振動
絶縁性能を損なうことなく、装置上で発生する直動外乱
に対する高い剛性が確保され、高い除振機能を発揮して
精密加工等を可能にする。
As described above in detail, according to the present invention, a support mechanism having a positive spring characteristic and a support mechanism having a negative spring characteristic are connected in series to generate on a device. By providing almost infinite rigidity against linear motion disturbances and isolating vibration to the floor, devices such as anti-vibration tables can support the floor with a support mechanism having a positive spring characteristic and a negative spring characteristic. Since it is arranged via a supporting mechanism having a high rigidity against linear motion disturbance generated on the device without deteriorating the vibration insulation performance against ground motion disturbance from the floor, it exhibits a high vibration isolation function. To enable precision machining.

【0053】また、床と第1部材との間にばねを配設し
て床から第1部材に伝わる振動を絶縁するとともに、前
記第1部材と第2部材との間に永久磁石と電磁石とから
構成されるゼロパワー特性を有する磁気浮上機構を配設
することによって、比較的制御が簡便な磁力制御のみに
より、前記第1部材から第2部材に伝わる振動を絶縁し
て、除振テーブルの地動外乱に対する振動絶縁性能を損
なうことなく、直動外乱に対する高い剛性を確保して、
高い除振機能を発揮して精密加工等を可能にする。
Further, a spring is provided between the floor and the first member to insulate vibration transmitted from the floor to the first member, and a permanent magnet and an electromagnet are provided between the first member and the second member. By providing a magnetic levitation mechanism having a zero power characteristic composed of a magnetic force levitation mechanism, the vibration transmitted from the first member to the second member is insulated by only the magnetic force control which is relatively easy to control, and High rigidity against linear motion disturbances is maintained without impairing vibration insulation performance against ground motion disturbances.
Demonstrates high vibration isolation function and enables precision machining.

【0054】また、床と第1部材との間にばねを配設し
て床から第1部材に伝わる振動を絶縁するとともに、前
記第1部材と第2部材との間にアクチュエータと制御装
置からなる負のばね特性を付与することによって、前記
第1部材から第2部材に伝わる振動を絶縁するように構
成したことにより、前記第1部材から第2部材に伝わる
振動を絶縁して、除振テーブルの地動外乱に対する振動
絶縁性能を損なうことなく、直動外乱に対する高い剛性
を確保して、高い除振機能を発揮して精密加工等を可能
にすることは無論のこと、負のばね特性を得るために種
々のアクチュエータの採用が可能となって設計の自由度
が向上する。
Further, a spring is provided between the floor and the first member to insulate vibration transmitted from the floor to the first member, and between the first member and the second member by an actuator and a control device. By imparting the following negative spring characteristics, the vibration transmitted from the first member to the second member is insulated, thereby isolating the vibration transmitted from the first member to the second member, and isolating the vibration. Of course, it is necessary to ensure high rigidity against linear motion disturbances without deteriorating the vibration insulation performance of the table against ground motion disturbances, and demonstrate high vibration isolation function to enable precision machining, etc. Therefore, various actuators can be employed to achieve the above, and the degree of freedom in design is improved.

【0055】また、前記床と中間台との間に、前記ばね
と併設して所定の減衰率の減衰装置を設置した場合は、
共振の発生を抑制して全体としてより高い除振機能を発
揮させることができる。さらに、前記中間台に設けられ
た電磁石の吸引力を永久磁石が設けられた除振テーブル
へ作用する荷重の増減に応じて増減させるように構成し
た場合、あるいは前記中間台に設けられたアクチュエー
タの伸びを除振テーブルへ作用する荷重の増減に応じて
増減させるように構成した場合は、除振テーブルへの配
線を避けることができるので、制御設備が簡素化され
る。
In the case where a damping device having a predetermined damping rate is installed between the floor and the intermediate table in parallel with the spring,
It is possible to suppress the occurrence of resonance and exhibit a higher vibration isolation function as a whole. Furthermore, when the attraction force of the electromagnet provided on the intermediate table is increased or decreased in accordance with the increase or decrease of the load acting on the vibration isolation table provided with the permanent magnet, or the actuator provided on the intermediate table When the elongation is increased or decreased in accordance with the increase or decrease of the load acting on the vibration isolation table, wiring to the vibration isolation table can be avoided, so that the control equipment is simplified.

【0056】また、前記中間台に設けられた電磁石と永
久磁石から構成される複合磁石の、強磁性体が設けられ
た除振テーブルに対する吸引力を除振テーブルへ作用す
る荷重の増減に応じて増減させるように構成した場合に
は、除振テーブルへの配線を避けることができると同時
に、強磁性体だけが設置される除振テーブルの製作が容
易になる。さらにまた、前記除振テーブルに設けられた
電磁石の、永久磁石が設けられた中間台に対する吸引力
を除振テーブルへ作用する荷重の増減に応じて増減させ
るように構成した場合は、永久磁石のみが設置される中
間台の構成を簡素化できる。また、前記除振テーブルに
設けられた電磁石と永久磁石から構成される複合磁石
の、強磁性体が設けられた中間台に対する吸引力を除振
テーブルへ作用する荷重の増減に応じて増減させるよう
に構成した場合には、強磁性体だけが設置される中間台
の製作が容易になる。
Further, the attractive force of the composite magnet composed of the electromagnet and the permanent magnet provided on the intermediate table with respect to the vibration removing table provided with the ferromagnetic material is changed according to the increase and decrease of the load acting on the vibration removing table. In the case of increasing or decreasing, it is possible to avoid wiring to the vibration isolation table, and at the same time, it becomes easy to manufacture a vibration isolation table in which only the ferromagnetic material is installed. Furthermore, when the electromagnet provided on the vibration isolation table is configured to increase or decrease the attraction force to the intermediate table provided with the permanent magnet in accordance with the increase or decrease of the load acting on the vibration isolation table, only the permanent magnet is used. Can be simplified in the configuration of the intermediate table where the is installed. Also, the attractive force of the composite magnet composed of the electromagnet and the permanent magnet provided on the vibration isolation table to the intermediate table provided with the ferromagnetic material may be increased or decreased according to the increase or decrease of the load acting on the vibration isolation table. In this case, it is easy to manufacture an intermediate table on which only the ferromagnetic material is installed.

【0057】また、床と第1部材との間にゼロパワー特
性を有する磁気浮上機構を配設した場合、あるいは床に
対してアクチュエータと制御装置から構成されて所定の
負のばね特性を有する支持機構によって支持された中間
台と、該中間台に所定の正のばね定数を有するばねによ
って支持された除振テーブルとから構成された場合は、
磁気浮上機構の磁力制御、あるいはアクチュエータの制
御が静止側である床との間にて行えるので、配線等の取
りまわしが簡素化される。さらに、前記中間台と除振テ
ーブルとの間に、前記アクチュエータと併設して所定の
ばね定数のばねおよび所定の減衰率の減衰装置を設置し
た場合は、ばねで除振テーブルの重量を支持することに
よりアクチュエータのエネルギ消費を低減し、さらに除
振系の共振を避けて減衰特性を改善することができる。
かくして、本発明によれば、地動外乱に対する振動絶縁
性能を損なうことなく、直動外乱に対する高い剛性を確
保して、高い除振機能を発揮して精密加工等を可能にす
る除振方法およびその装置が提供される。
When a magnetic levitation mechanism having a zero power characteristic is provided between the floor and the first member, or a support having a predetermined negative spring characteristic is constituted by an actuator and a control device for the floor. In the case of being constituted by an intermediate table supported by a mechanism, and a vibration isolation table supported by a spring having a predetermined positive spring constant in the intermediate table,
Since the magnetic force control of the magnetic levitation mechanism or the control of the actuator can be performed between the magnetic levitation mechanism and the floor on the stationary side, routing of wiring and the like is simplified. Further, when a spring having a predetermined spring constant and a damping device having a predetermined damping rate are installed between the intermediate table and the vibration isolation table in parallel with the actuator, the weight of the vibration isolation table is supported by the spring. As a result, the energy consumption of the actuator can be reduced, and the resonance of the vibration isolation system can be avoided to improve the damping characteristics.
Thus, according to the present invention, without damaging the vibration isolation performance against ground motion disturbances, a high rigidity against linear motion disturbances is ensured, a high vibration isolation function is exhibited, and a precision processing or the like is enabled, and the vibration isolation method. An apparatus is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の除振方法およびその装置のゼロパワー
特性を有する磁気浮上機構を用いた第1実施の形態を示
す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a first embodiment using a magnetic levitation mechanism having a zero power characteristic of a vibration isolation method and a vibration isolation device according to the present invention.

【図2】同、第1実施の形態の変形例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a modification of the first embodiment.

【図3】本発明で使用されるゼロパワー制御系の特徴の
説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of features of a zero power control system used in the present invention.

【図4】ばね系とゼロパワー制御系の動作比較図であ
る。
FIG. 4 is an operation comparison diagram of a spring system and a zero power control system.

【図5】本発明の除振方法およびその装置の基礎実験装
置を示す図である。
FIG. 5 is a view showing a basic experiment apparatus of the vibration isolation method and the apparatus according to the present invention.

【図6】ゼロパワー磁気浮上系の負のばね特性の実験結
果図である。
FIG. 6 is an experimental result diagram of a negative spring characteristic of a zero power magnetic levitation system.

【図7】除振テーブルの床に対する変位の実験結果図で
ある。
FIG. 7 is an experimental result diagram of displacement of a vibration isolation table with respect to a floor.

【図8】本発明の除振方法およびその装置の第2実施の
形態を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory view showing a second embodiment of the vibration isolation method and the vibration isolation device according to the present invention.

【図9】本発明の除振方法およびその装置の第3実施の
形態を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory view showing a third embodiment of the vibration isolation method and the vibration isolation device according to the present invention.

【図10】本発明の除振方法およびその装置の第4実施
の形態を示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory view showing a fourth embodiment of the vibration isolation method and the vibration isolation device according to the present invention.

【図11】従来のばね系の除振システム図である。FIG. 11 is a diagram of a conventional vibration isolation system for a spring system.

【図12】従来のアクティブ除振装置の説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram of a conventional active vibration isolation device.

【図13】本発明の除振方法およびその装置のアクチュ
エータと制御装置を用いた負のばね特性を有する支持機
構を用いた第5実施の形態を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory view showing a fifth embodiment using a support mechanism having a negative spring characteristic using an actuator and a control device of the vibration isolation method and the device of the invention.

【図14】本発明の除振方法およびその装置の第6実施
の形態を示す説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a sixth embodiment of the vibration isolation method and the vibration isolation device according to the present invention.

【図15】本発明の除振方法およびその装置の第7実施
の形態を示す説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a seventh embodiment of the vibration isolation method and the device therefor according to the present invention.

【図16】本発明の除振方法およびその装置の第8実施
の形態を示す説明図である。
FIG. 16 is an explanatory view showing an eighth embodiment of the vibration isolation method and the device therefor according to the present invention.

【図17】正のばね特性の説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram of a positive spring characteristic.

【図18】負のばね特性の説明図である。FIG. 18 is an explanatory diagram of a negative spring characteristic.

【図19】ばねと減衰装置を併設したアクチュエータに
よる負のばね特性挙動図である。
FIG. 19 is a negative spring characteristic behavior diagram by an actuator provided with a spring and a damping device.

【図20】除振装置の直動外乱に対する応答図である。FIG. 20 is a response diagram of the vibration isolation device to a linear motion disturbance.

【図21】アクチュエータを用いた負のばね特性を実現
する制御方法の説明図である。
FIG. 21 is an explanatory diagram of a control method for realizing negative spring characteristics using an actuator.

【図22】アクチュエータとしてボイスコイルモータを
用いた力学的モデル図である。
FIG. 22 is a mechanical model diagram using a voice coil motor as an actuator.

【図23】図16の除振装置の力学的モデル図である。FIG. 23 is a mechanical model diagram of the vibration isolator of FIG.

【図24】負のばね特性を有する支持機構の基礎実験装
置図である。
FIG. 24 is a basic experimental apparatus diagram of a support mechanism having negative spring characteristics.

【図25】荷重とテーブルの変位との関係図である。FIG. 25 is a diagram showing the relationship between the load and the displacement of the table.

【図26】テーブルと中間台の変位図である。FIG. 26 is a displacement diagram of a table and an intermediate table.

【図27】本発明の除振方法およびその装置の第9実施
の形態を示す説明図である。
FIG. 27 is an explanatory diagram showing a ninth embodiment of the vibration isolation method and the device thereof according to the present invention.

【図28】本発明の除振方法およびその装置の第10実
施の形態を示す説明図である。
FIG. 28 is an explanatory view showing a vibration-damping method and a vibration-damping device according to a tenth embodiment of the present invention.

【図29】本発明の除振方法およびその装置の第11実
施の形態を示す説明図である。
FIG. 29 is an explanatory diagram showing an eleventh embodiment of the vibration isolation method and the device therefor according to the present invention.

【図30】本発明の除振方法およびその装置の第12実
施の形態を示す説明図である。
FIG. 30 is an explanatory view showing a twelfth embodiment of the vibration isolation method and the vibration isolation device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 中間台(第1部材) 2 除振テーブル(第2部材) 3 永久磁石 4 電磁石 5 ばね 6 床 7 強磁性体 19 減衰装置 25 アクチュエータ 26 制御装置 27 変位センサ 28 制御回路 29 電力増幅器 30 ばね 31 減衰装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Intermediate table (1st member) 2 Vibration isolation table (2nd member) 3 Permanent magnet 4 Electromagnet 5 Spring 6 Floor 7 Ferromagnetic material 19 Damping device 25 Actuator 26 Control device 27 Displacement sensor 28 Control circuit 29 Power amplifier 30 Spring 31 Damping device

Claims (26)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正のばね特性を有する支持機構と、負の
ばね特性を有する支持機構とを直列に接続することによ
って、装置上で発生する直動外乱に対して略無限大の剛
性を有せしめるとともに、床に対する振動を絶縁するこ
とを特徴とする除振方法。
1. By connecting a support mechanism having a positive spring characteristic and a support mechanism having a negative spring characteristic in series, it has a substantially infinite rigidity against a linear motion disturbance generated on the apparatus. A vibration isolation method characterized by insulating the floor against vibrations.
【請求項2】 床と第1部材との間にばねを配設して床
から第1部材に伝わる振動を絶縁するとともに、前記第
1部材と第2部材との間に永久磁石と電磁石とから構成
されるゼロパワー特性を有する磁気浮上機構を配設する
ことによって、前記第1部材から第2部材に伝わる振動
を絶縁することを特徴とする除振方法。
2. A spring is provided between the floor and the first member to insulate vibration transmitted from the floor to the first member, and a permanent magnet and an electromagnet are provided between the first member and the second member. A vibration isolation method characterized by disposing a magnetic levitation mechanism having zero power characteristics composed of: (a) to isolate vibration transmitted from the first member to the second member.
【請求項3】 床に所定の正のばね定数を有するばねに
よって支持された中間台と、該中間台に対して永久磁石
と電磁石とから構成されて所定の負のばね定数のゼロパ
ワー特性を有する磁気浮上機構によって支持された除振
テーブルとから構成されたことを特徴とする除振装置。
3. An intermediate table supported on a floor by a spring having a predetermined positive spring constant, and a permanent magnet and an electromagnet for the intermediate table to provide a zero power characteristic of a predetermined negative spring constant. And a vibration isolation table supported by a magnetic levitation mechanism.
【請求項4】 前記床と中間台との間に、前記ばねと併
設して所定の減衰率の減衰装置を設置したことを特徴と
する請求項3に記載の除振装置。
4. An anti-vibration device according to claim 3, wherein a damping device having a predetermined damping rate is provided between said floor and said intermediate table in parallel with said spring.
【請求項5】 前記中間台に設けられた電磁石の吸引力
を永久磁石が設けられた除振テーブルへ作用する荷重の
増減に応じて増減させるように構成したことを特徴とす
る請求項3または4に記載の除振装置。
5. The apparatus according to claim 3, wherein the attraction force of the electromagnet provided on the intermediate table is increased or decreased according to an increase or decrease of a load acting on a vibration isolation table provided with a permanent magnet. 5. The vibration isolator according to 4.
【請求項6】 前記中間台に設けられた電磁石と永久磁
石から構成される複合磁石の、強磁性体が設けられた除
振テーブルに対する吸引力を除振テーブルへ作用する荷
重の増減に応じて増減させるように構成したことを特徴
とする請求項3または4に記載の除振装置。
6. The attraction force of a composite magnet comprising an electromagnet and a permanent magnet provided on the intermediate table to a vibration isolation table provided with a ferromagnetic material according to an increase or decrease of a load acting on the vibration isolation table. The anti-vibration device according to claim 3, wherein the anti-vibration device is configured to increase or decrease.
【請求項7】 前記除振テーブルに設けられた電磁石
の、永久磁石が設けられた中間台に対する吸引力を除振
テーブルへ作用する荷重の増減に応じて増減させるよう
に構成したことを特徴とする請求項3または4に記載の
除振装置。
7. The apparatus according to claim 1, wherein an attraction force of an electromagnet provided on the vibration isolation table to an intermediate table provided with a permanent magnet is increased or decreased in accordance with an increase or decrease of a load acting on the vibration isolation table. The anti-vibration device according to claim 3 or 4, wherein
【請求項8】 前記除振テーブルに設けられた電磁石と
永久磁石から構成される複合磁石の、強磁性体が設けら
れた中間台に対する吸引力を除振テーブルへ作用する荷
重の増減に応じて増減させるように構成したことを特徴
とする請求項3または4に記載の除振装置。
8. The attraction force of the composite magnet composed of the electromagnet and the permanent magnet provided on the vibration isolation table to the intermediate table provided with the ferromagnetic material according to the increase and decrease of the load acting on the vibration isolation table. The anti-vibration device according to claim 3, wherein the anti-vibration device is configured to increase or decrease.
【請求項9】 床と第1部材との間に永久磁石と電磁石
とから構成されるゼロパワー特性を有する磁気浮上機構
を配設して床から第1部材に伝わる振動を絶縁するとと
もに、前記第1部材と第2部材との間にばねを配設する
ことによって、前記第1部材から第2部材に伝わる振動
を絶縁することを特徴とする除振方法。
9. A magnetic levitation mechanism having zero power characteristics comprising a permanent magnet and an electromagnet is disposed between the floor and the first member to insulate vibration transmitted from the floor to the first member, and A vibration isolation method, comprising: arranging a spring between a first member and a second member to insulate vibration transmitted from the first member to the second member.
【請求項10】 床に対して永久磁石と電磁石とから構
成されて所定の負のばね定数のゼロパワー特性を有する
磁気浮上機構によって支持された中間台と、該中間台に
所定の正のばね定数を有するばねによって支持された除
振テーブルとから構成されたことを特徴とする除振装
置。
10. An intermediate table composed of a permanent magnet and an electromagnet with respect to the floor and supported by a magnetic levitation mechanism having a zero power characteristic with a predetermined negative spring constant, and a predetermined positive spring mounted on the intermediate table. A vibration isolation table supported by a spring having a constant.
【請求項11】 前記中間台と除振テーブルとの間に、
前記ばねと併設して所定の減衰率の減衰装置を設置した
ことを特徴とする請求項10に記載の除振装置。
11. Between the intermediate table and the vibration isolation table,
The vibration damping device according to claim 10, wherein a damping device having a predetermined damping rate is provided in parallel with the spring.
【請求項12】 前記床側に設置された電磁石の、永久
磁石が設けられた中間台に対する吸引力を中間台へ作用
する荷重の増減に応じて増減させるように構成したこと
を特徴とする請求項10または11に記載の除振装置。
12. The apparatus according to claim 1, wherein an attraction force of the electromagnet provided on the floor side to an intermediate table provided with a permanent magnet is increased or decreased in accordance with an increase or decrease of a load acting on the intermediate table. Item 12. The vibration isolation device according to item 10 or 11.
【請求項13】 前記床側に設置された電磁石と永久磁
石から構成される複合磁石の、強磁性体が設けられた中
間台に作用する吸引力を中間台へ作用する荷重の増減に
応じて増減させるように構成したことを特徴とする請求
項10または11に記載の除振装置。
13. A composite magnet composed of an electromagnet and a permanent magnet installed on the floor side, in which an attractive force acting on an intermediate table provided with a ferromagnetic material is increased or decreased according to a load applied to the intermediate table. The anti-vibration device according to claim 10, wherein the anti-vibration device is configured to increase or decrease.
【請求項14】 前記中間台に設けられた電磁石の、床
側に設置された永久磁石に対する吸引力を中間台へ作用
する荷重の増減に応じて増減させるように構成したこと
を特徴とする請求項10または11に記載の除振装置。
14. The apparatus according to claim 1, wherein the attraction force of the electromagnet provided on the intermediate table with respect to the permanent magnet installed on the floor is increased or decreased in accordance with the increase or decrease of the load acting on the intermediate table. Item 12. The vibration isolation device according to item 10 or 11.
【請求項15】 前記中間台に設けられた電磁石と永久
磁石から構成される複合磁石の、床側に設置された強磁
性体に作用する吸引力を中間台へ作用する荷重の増減に
応じて増減させるように構成したことを特徴とする請求
項10または11に記載の除振装置。
15. A composite magnet comprising an electromagnet and a permanent magnet provided on the intermediate table, the attraction force acting on the ferromagnetic material installed on the floor side being increased or decreased according to the increase or decrease of the load acting on the intermediate table. The anti-vibration device according to claim 10, wherein the anti-vibration device is configured to increase or decrease.
【請求項16】 床と第1部材との間にばねを配設して
床から第1部材に伝わる振動を絶縁するとともに、前記
第1部材と第2部材との間にアクチュエータと制御装置
から構成される支持機構により負のばね特性を付与する
ことによって、前記第1部材から第2部材に伝わる振動
を絶縁することを特徴とする除振方法。
16. A spring is disposed between the floor and the first member to insulate vibration transmitted from the floor to the first member, and between the first member and the second member from the actuator and the control device. A vibration isolation method, wherein a vibration transmitted from the first member to the second member is insulated by imparting a negative spring characteristic by a supporting mechanism having the structure.
【請求項17】 床に所定の正のばね定数を有するばね
によって支持された中間台と、該中間台に対してアクチ
ュエータと制御装置から構成されて所定の負のばね定数
を有する支持機構によって支持された除振テーブルとか
ら構成されたことを特徴とする除振装置。
17. An intermediate table supported on a floor by a spring having a predetermined positive spring constant, and an intermediate table supported by a supporting mechanism having an actuator and a control device and having a predetermined negative spring constant. And a vibration isolation table.
【請求項18】 前記床と中間台との間に、前記ばねと
併設して所定の減衰率の減衰装置を設置したことを特徴
とする請求項17に記載の除振装置。
18. The vibration damping device according to claim 17, wherein a damping device having a predetermined damping rate is provided between the floor and the intermediate table in parallel with the spring.
【請求項19】 前記中間台と除振テーブルとの間に、
前記アクチュエータと併設して所定のばね定数のばねお
よび所定の減衰率の減衰装置を設置したことを特徴とす
る請求項17または18に記載の除振装置。
19. Between the intermediate table and the vibration isolation table,
19. The vibration damping device according to claim 17, wherein a spring having a predetermined spring constant and a damping device having a predetermined damping rate are installed in parallel with the actuator.
【請求項20】 前記中間台に設けられたアクチュエー
タの伸びを除振テーブルへ作用する荷重の増減に応じて
増減させるように構成したことを特徴とする請求項17
または18に記載の除振装置。
20. The apparatus according to claim 17, wherein the extension of the actuator provided on the intermediate table is increased or decreased in accordance with the increase or decrease of the load acting on the vibration isolation table.
Or the vibration isolator according to 18.
【請求項21】 床と第1部材との間にアクチュエータ
と制御装置から構成される支持機構により負のばね特性
を付与して床から第1部材に伝わる振動を絶縁するとと
もに、前記第1部材と第2部材との間にばねを配設する
ことによって、前記第1部材から第2部材に伝わる振動
を絶縁することを特徴とする除振方法。
21. A support mechanism comprising an actuator and a control device between the floor and the first member imparts a negative spring characteristic to insulate vibration transmitted from the floor to the first member, and to provide the first member with a negative spring characteristic. A vibration isolation method characterized by insulating a vibration transmitted from the first member to the second member by disposing a spring between the first member and the second member.
【請求項22】 床に対してアクチュエータと制御装置
から構成されて所定の負のばね特性を有する支持機構に
よって支持された中間台と、該中間台に所定の正のばね
定数を有するばねによって支持された除振テーブルとか
ら構成されたことを特徴とする除振装置。
22. An intermediate base supported by a support mechanism having an actuator and a control device with respect to the floor and having a predetermined negative spring characteristic, and supported by a spring having a predetermined positive spring constant on the intermediate base. And a vibration isolation table.
【請求項23】 前記中間台と除振テーブルとの間に、
前記ばねと併設して所定の減衰率の減衰装置を設置した
ことを特徴とする請求項22に記載の除振装置。
23. Between the intermediate table and the vibration isolation table,
23. The vibration damping device according to claim 22, wherein a damping device having a predetermined damping rate is installed in parallel with the spring.
【請求項24】 前記床と中間台との間に、前記アクチ
ュエータと併設して所定のばね定数のばねおよび所定の
減衰率の減衰装置を設置したことを特徴とする請求項2
2または23に記載の除振装置。
24. The apparatus according to claim 2, wherein a spring having a predetermined spring constant and a damping device having a predetermined damping rate are provided between said floor and said intermediate table in parallel with said actuator.
24. The vibration isolation device according to 2 or 23.
【請求項25】 前記床に設けられたアクチュエータの
伸びを除振テーブルへ作用する荷重の増減に応じて増減
させるように構成したことを特徴とする請求項22ない
し24のいずれかに記載の除振装置。
25. The filter according to claim 22, wherein an extension of the actuator provided on the floor is increased or decreased in accordance with an increase or decrease of a load acting on the vibration isolation table. Shaking device.
【請求項26】 前記アクチュエータがボイスコイルモ
ータ、リニアモータ、空気圧アクチュエータ、油圧アク
チュエータ等のリニアアクチュエータであり、前記制御
装置が変位センサおよび制御回路ならびに電力増幅器か
ら構成されたことを特徴とする請求項17ないし25の
いずれかに記載の除振装置。
26. The system according to claim 26, wherein the actuator is a linear actuator such as a voice coil motor, a linear motor, a pneumatic actuator, and a hydraulic actuator, and the control device includes a displacement sensor, a control circuit, and a power amplifier. 27. The vibration isolation device according to any one of 17 to 25.
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