JP3473972B2 - 位置決め装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子あるいは陽電子ビ
ームを照射して衝突させることにより素粒子を発生させ
るとか、また、自由電子レーザーを高精度鏡で往復反射
させるために特定位置に制御するといったように、ビー
ム照射装置から、離れた位置の目標物に粒子を照射する
ときに、ビーム照射装置と目標物との相対的な位置決め
を行うための位置決め装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】上述のようなビーム照射装置と目標物と
を距離の離れた状態で設置する場合、ビーム照射装置と
目標物とが相対的に振動し、高精度の相対位置を維持す
ることができない問題があった。 【０００３】そこで、従来では、特開平１−１４１２４
８号公報に開示されるように、複数の除振装置それぞれ
に搭載台を設け、それらの搭載台を互いに同一の平面に
位置決めするように制御するように構成されたものがあ
った。 【０００４】また、別の従来例として、特開昭６３−２
７３５９９号公報に開示されるように、レーザ・パンチ
複合加工機において、パンチングプレス機のフレームに
取り付けた除振フレームの上部に、空気バネと位置規制
装置とをユニット化した位置決め支持装置を介してレー
ザ発振器を支承し、パンチングプレス機からの振動によ
る悪影響をレーザ発振器が受けないようにしたものがあ
る。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
別の従来例の場合、レーザ発振器と、その目標物である
パンチングプレス機とが離れている場合には適用できな
いものであり、また、特開平１−１４１２４８号公報に
開示される従来例の場合には、搭載台を互いに同一の平
面に位置決めするように制御するのに、除振装置自体を
構成する空気バネに対する給気と排気とによって行って
おり、主として高い周波数の振動を除去できるものの、
低周波数の振動を除去する上で有効では無く、距離の離
れたビーム照射装置と目標物との相対位置を高精度に維
持することができない欠点があった。 【０００６】本発明は、上述のような事情に鑑みてなさ
れたものであって、距離の離れたビーム照射装置と目標
物との相対位置を高精度に維持できるようにすることを
目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明に係る位置決め装
置は、上述のような目的を達成するために、粒子を照射
するビーム照射装置と、前記ビーム照射装置に地盤から
の振動が伝播することを防止する除振装置と、前記ビー
ム照射装置から離れて設けられて前記ビーム照射装置か
ら照射される粒子を受ける目標物と、前記目標物に地盤
からの振動が伝播することを防止する除振装置と、前記
ビーム照射装置または前記目標物の少なくとも一方に設
けられてレーザー光を照射するレーザー照射装置と、前
記ビーム照射装置または前記目標物の少なくとも一方に
設けられて前記レーザー照射装置からのレーザー光を受
ける受光器と、前記受光器に備えられた複数個に分割さ
れた各光電素子の受光量に基づいて前記ビーム照射装置
と前記目標物との相対位置を検出する相対位置検出装置
と、前記ビーム照射装置または前記目標物の少なくとも
一方に設けられて、前記ビーム照射装置と前記目標物と
の相対位置を制御する位置制御装置と、前記相対位置検
出装置によって検出される前記目標物と前記ビーム照射
装置との相対位置を設定範囲内に維持するように前記位
置制御装置を制御する位置決め制御手段とを備え、前記
除振装置を、 地盤に対して水平方向に変位可能に設けら
れる支持部材と、 前記ビーム照射装置または目標物を支
持する除振台と、 前記支持部材と前記除振台との間に設
けられて前記除振台を支持する空気バネと、 地盤側と前
記除振台との間に設けられて前記除振台の振動を制御す
るリニアモータと、 前記除振台の振動を計測するセンサ
とから構成し、かつ、前記センサによる計測値に基づい
て前記除振台の振動を打ち消すように前記リニアモータ
を制御するように構成する。 【０００８】 【作用】本発明に係る位置決め装置の構成によれば、目
標物およびビーム照射装置それぞれに地盤からの振動が
伝播することを、空気バネとリニアモータとから構成し
た除振装置によって迅速に防止し、これにより、目標物
およびビーム照射装置それぞれにおいて主として高い周
波数の振動が発生することを良好に防止でき、しかも、
低周波数の振動に対しては、レーザー照射装置からのレ
ーザー光を受光器で受けさせ、その各光電素子の受光量
に基づいて目標物とビーム照射装置との相対位置を検出
し、位置制御装置を制御することによって対処し、目標
物とビーム照射装置とが離れていても、目標物とビーム
照射装置との相対位置を設定範囲内に維持することがで
きる。 【０００９】 【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。 【００１０】＜第１実施例＞ 図１は、本発明に係る位置決め装置の実施例の全体側面
図であり、目標物１を搭載した第１の支持台２が第１の
位置制御装置３を介して第１の除振台４に支持されると
ともに、その第１の除振台４が第１の除振装置５を介し
て地盤上の床上に設置支持されている。 【００１１】一方、目標物１に粒子を照射するビーム照
射装置６を搭載した第２の支持台７が第２の位置制御装
置８を介して第２の除振台９に支持されるとともに、そ
の第２の除振台９が第２の除振装置１０を介して地盤上
の床上に設置支持されている。上記ビーム照射装置６は
目標物１に対して、例えば、25ｍなど離れて設置される
ものである。 【００１２】前記第１および第２の位置制御装置３，８
それぞれは、図２の要部の一部切欠側面図、および、図
３の要部の平面図それぞれに示すように構成されてお
り、次に説明する。なお、ここでは、第１の位置制御装
置３を例にして説明する。 【００１３】すなわち、第１の除振台４に、水平二次元
方向の一方（Ｘ方向）に駆動可能な２個の第１のピエゾ
アクチュエータ１１Ｘ，１１Ｘと、水平二次元方向の他
方（Ｙ方向）に駆動可能な２個の第２のピエゾアクチュ
エータ１１Ｙ，１１Ｙと、鉛直方向（Ｚ方向）に駆動可
能な４個の第３のピエゾアクチュエータ１１Ｚ…を介し
て第１の支持台２が設けられている。これらのピエゾア
クチュエータ１１Ｘ，１１Ｘ、１１Ｙ，１１Ｙ、１１Ｚ
…に代えて、高速度の応答性を有するリニアモータを適
用することもできる。 【００１４】前記第１、第２および第３のピエゾアクチ
ュエータ１１Ｘ，１１Ｘ、１１Ｙ，１１Ｙ、１１Ｚ…そ
れぞれは、図４の要部の拡大側面図に示すように、積層
形ピエゾ素子１２の駆動方向、すなわち、積層方向の一
方の端面に、第１の除振台４に組み付ける大径の取付フ
ランジ１３が取り付けられるとともに、他方の端面に、
第１の支持台２に組み付ける小径の取付フランジ１４が
取り付けられ、かつ、小径の取付フランジ１４に、剛性
の板材としての金属板１５と肉厚の小さい薄肉弾性体１
６とから成る剪断力吸収部材１７が多層に積層して介装
されて構成されている。 【００１５】第１の支持台２に、第１のレーザー照射装
置１８が設けられるとともに、第２の支持台７に、第１
のレーザー照射装置１８からのレーザー光を受ける第１
の受光器１９が設けられ、そして、第２の支持台７に、
第２のレーザー照射装置２０が設けられるとともに、第
１の支持台２に、第２のレーザー照射装置２０からのレ
ーザー光を受ける第２の受光器２１が設けられている。 【００１６】第１および第２の受光器１９，２１それぞ
れは、図５の正面図に示すように、４分割された光電素
子２２…に差動増幅器２３を接続して構成され、レーザ
ー光が所定位置に照射されたときに各光電素子２２…そ
れぞれの受光量が互いに等しくなって、差動増幅器２３
による比較出力が零になることに基づき、目標物１とビ
ーム照射装置６との相対位置を検出するように構成され
ている。上記第１のレーザー照射装置１８と第１の受光
器１９、ならびに、第２のレーザー照射装置２０と第２
の受光器２１とから成るそれぞれの構成をして相対位置
検出装置２４と称する。 【００１７】第１の支持台２の４辺それぞれの中央箇所
の下部において、第１の除振台４に、突出量を調節可能
に第１のストッパー２５が設けられ、第１の支持台２が
鉛直方向に大きく変位することを当接によって阻止し、
第３のピエゾアクチュエータ１１Ｚ…それぞれに大きな
荷重がかかることを防止できるように構成されている。
また、第１の支持台２の４隅それぞれにおいて、第１の
除振台４に、突出量を調節可能に一対づつ第２のストッ
パー２６，２６が設けられ、第１の支持台２が水平方向
に大きく変位することを当接によって阻止し、第１およ
び第２ピエゾアクチュエータ１１Ｘ，１１Ｘ、１１Ｙ，
１１Ｙそれぞれに大きな荷重がかかることを防止できる
ように構成されている。これらの構成は、第２の支持台
７および第２の除振台９それぞれについても同様であ
る。 【００１８】前記第１および第２の除振装置５，１０そ
れぞれは、次のように構成されている。なお、ここで
は、第１の除振装置５を例にして説明する。 【００１９】すなわち、図６の平面図、図７の側面図、
図８の要部の平面図（図７のＡ−Ａ線矢視図）、およ
び、図９の縦断面図（図６のＢ−Ｂ線断面図）それぞれ
に示すように、床上に設置されたベースプレート２７
に、吊り材２８…を介して水平方向に変位可能に支持部
材としての１段目の第１のエアータンク２９ａが吊り下
げられている。 【００２０】第１のエアータンク２９ａ上には、図１０
の縦断面図（図６のＣ−Ｃ線断面図）に示すように、１
段目の第１の空気バネ３０ａが設けられるとともに、第
１のエアータンク２９ａと第１の空気バネ３０ａとがオ
リフィス３１を介して連通接続されている。 【００２１】前記第１の空気バネ３０ａ上に２段目の第
２のエアータンク２９ｂが支持され、その第２のエアー
タンク２９ｂ上に、２段目の第２の空気バネ３０ｂが設
けられるとともに、第２のエアータンク２９ｂと第２の
空気バネ３０ｂとがオリフィス３１を介して連通接続さ
れ、更に、第２の空気バネ３０ｂ上に第１の除振台６が
搭載支持されている。 【００２２】第１のエアータンク２９ａおよび第２のエ
アータンク２９ｂそれぞれは、平面視で十字形状に構成
され、その第１のエアータンク２９ａおよび第２のエア
ータンク２９ｂそれぞれには、補助エアータンク３２
ａ，３２ｂが連通接続されている。 【００２３】ベースプレート２７に支持脚３３が立設さ
れ、その支持脚３３に鉛直方向制御用リニアモータ３４
が設けられ、また、所定の支持脚３３の上部に、互いに
変位方向が直交するように、一対づつの水平方向制御用
リニアモータ３５，３６が取り付けられている。これら
のリニアモータに代えて、油圧シリンダなどを適用する
こともできる。 【００２４】前記第１の除振台４は平面視で四角形状に
構成され、その４隅部分それぞれにおいて、前記鉛直方
向制御用リニアモータ３４および水平方向制御用リニア
モータ３５，３６それぞれと第１の除振台４とがピアノ
線３７を介して連動連結され、これらのリニアモータ３
４，３５，３６を駆動することにより、第１の除振台４
に三次元方向の制御力を付与して振動を制御できるよう
に構成されている。 【００２５】鉛直方向制御用リニアモータ３４それぞれ
と第１の除振台４との連動連結箇所には、第１の除振台
４の鉛直方向の振動を計測する鉛直センサ３８が取り付
けられ、また、水平方向制御用リニアモータ３５，３６
それぞれと第１の除振台４との連動連結箇所近くには、
第１の除振台４の水平方向（Ｘ，Ｙ方向）の振動を計測
する水平センサ３９，４０が各々取り付けられている。 【００２６】前記相対位置検出装置２４を構成する第１
および第２の受光器１９，２１からの出力と鉛直センサ
３８および水平センサ３９，４０それぞれによる計測値
は、図１１のブロック図に示すように、制御装置を構成
するコンピュータ４１に増幅器４２およびＡ／Ｄコンバ
ータ４３を介して入力され、鉛直センサ３８および水平
センサ３９，４０それぞれの計測値を予め設定されてい
る関係式に入力して、リニアモータ３４，３５，３６そ
れぞれに対する動作量をリアルタイムで演算し、その算
出された動作量に対応する制御出力をＤ／Ａコンバータ
４４および増幅器４２を介してリニアモータ３４，３
５，３６それぞれに与え、計測値が零になるように駆動
し、第１および第２の除振台４，９それぞれの振動を打
ち消すとともに、第１および第２の受光器１９，２１か
らの出力に基づいて第１および第２の支持台２，７を静
止させるに必要な第１、第２および第３のピエゾアクチ
ュエータ１１Ｘ，１１Ｘ、１１Ｙ，１１Ｙ、１１Ｚ…そ
れぞれの伸び量、すなわち、それらに印加すべき電圧信
号を求め、その電圧信号を第１、第２および第３のピエ
ゾアクチュエータ１１Ｘ，１１Ｘ、１１Ｙ，１１Ｙ、１
１Ｚ…それぞれに出力し、歪み発生により水平方向およ
び鉛直方向それぞれに駆動力を生じさせて目標物１とビ
ーム照射装置６との相対位置を設定範囲内に維持するよ
うに第１および第２の支持台２，７それぞれの位置を制
御するように構成されている。上述した、目標物１とビ
ーム照射装置６との相対位置を設定範囲内に維持するた
めの、相対位置検出装置２４、コンピュータ４１、増幅
器４２、Ａ／Ｄコンバータ４３およびＤ／Ａコンバータ
４４から成る構成をして位置決め制御手段と称する。 【００２７】以上の構成により、図１２のタイムチャー
トに示すように、地盤の振動により床が振動しても［図
１２の（ａ）］、その振動を第１および第２の除振装置
５，１０で打ち消し、第１および第２の除振台４，９の
振動を減少させ［図１２の（ｂ）］、そして、第１およ
び第２の位置制御装置３，８を制御することにより、目
標物１とビーム照射装置６との相対的な変動を零にする
ことができ［図１２の（ｃ）］、ビーム照射装置６から
の粒子を目標物１の所定位置に照射することができる。 【００２８】上記実施例では、目標物１をも第１の位置
制御装置３を介して設置支持し、第２の支持台７に第２
のレーザー照射装置２０を設けるとともに、第１の支持
台２に第２の受光器２１を設け、目標物１とビーム照射
装置６の両方の位置を制御することによって両者の相対
的な変動を零にするようにしているが、これらの第１の
位置制御装置３、第２のレーザー照射装置２０および第
１の受光器１９を設けないものでも良い。 【００２９】 【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る位置
決め装置によれば、除振装置により主として高い周波数
の振動を迅速に除去し、そのうえ、低周波数の振動に対
しては、受光器の各光電素子におけるレーザー照射装置
からのレーザー光の受光量に基づいて目標物とビーム照
射装置との相対位置を検出し、位置制御装置を制御する
ことによって対処し、目標物とビーム照射装置との相対
位置を設定範囲内に維持するから、距離の離れたビーム
照射装置と目標物との相対位置を高精度に維持でき、ビ
ームを目標物の所定位置に精度良く照射でき、加速器に
おける素粒子の生成や、自由電子レーザーにおけるレー
ザー光の増幅などを効果的に行うことができるようにな
った。
ームを照射して衝突させることにより素粒子を発生させ
るとか、また、自由電子レーザーを高精度鏡で往復反射
させるために特定位置に制御するといったように、ビー
ム照射装置から、離れた位置の目標物に粒子を照射する
ときに、ビーム照射装置と目標物との相対的な位置決め
を行うための位置決め装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】上述のようなビーム照射装置と目標物と
を距離の離れた状態で設置する場合、ビーム照射装置と
目標物とが相対的に振動し、高精度の相対位置を維持す
ることができない問題があった。 【０００３】そこで、従来では、特開平１−１４１２４
８号公報に開示されるように、複数の除振装置それぞれ
に搭載台を設け、それらの搭載台を互いに同一の平面に
位置決めするように制御するように構成されたものがあ
った。 【０００４】また、別の従来例として、特開昭６３−２
７３５９９号公報に開示されるように、レーザ・パンチ
複合加工機において、パンチングプレス機のフレームに
取り付けた除振フレームの上部に、空気バネと位置規制
装置とをユニット化した位置決め支持装置を介してレー
ザ発振器を支承し、パンチングプレス機からの振動によ
る悪影響をレーザ発振器が受けないようにしたものがあ
る。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
別の従来例の場合、レーザ発振器と、その目標物である
パンチングプレス機とが離れている場合には適用できな
いものであり、また、特開平１−１４１２４８号公報に
開示される従来例の場合には、搭載台を互いに同一の平
面に位置決めするように制御するのに、除振装置自体を
構成する空気バネに対する給気と排気とによって行って
おり、主として高い周波数の振動を除去できるものの、
低周波数の振動を除去する上で有効では無く、距離の離
れたビーム照射装置と目標物との相対位置を高精度に維
持することができない欠点があった。 【０００６】本発明は、上述のような事情に鑑みてなさ
れたものであって、距離の離れたビーム照射装置と目標
物との相対位置を高精度に維持できるようにすることを
目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明に係る位置決め装
置は、上述のような目的を達成するために、粒子を照射
するビーム照射装置と、前記ビーム照射装置に地盤から
の振動が伝播することを防止する除振装置と、前記ビー
ム照射装置から離れて設けられて前記ビーム照射装置か
ら照射される粒子を受ける目標物と、前記目標物に地盤
からの振動が伝播することを防止する除振装置と、前記
ビーム照射装置または前記目標物の少なくとも一方に設
けられてレーザー光を照射するレーザー照射装置と、前
記ビーム照射装置または前記目標物の少なくとも一方に
設けられて前記レーザー照射装置からのレーザー光を受
ける受光器と、前記受光器に備えられた複数個に分割さ
れた各光電素子の受光量に基づいて前記ビーム照射装置
と前記目標物との相対位置を検出する相対位置検出装置
と、前記ビーム照射装置または前記目標物の少なくとも
一方に設けられて、前記ビーム照射装置と前記目標物と
の相対位置を制御する位置制御装置と、前記相対位置検
出装置によって検出される前記目標物と前記ビーム照射
装置との相対位置を設定範囲内に維持するように前記位
置制御装置を制御する位置決め制御手段とを備え、前記
除振装置を、 地盤に対して水平方向に変位可能に設けら
れる支持部材と、 前記ビーム照射装置または目標物を支
持する除振台と、 前記支持部材と前記除振台との間に設
けられて前記除振台を支持する空気バネと、 地盤側と前
記除振台との間に設けられて前記除振台の振動を制御す
るリニアモータと、 前記除振台の振動を計測するセンサ
とから構成し、かつ、前記センサによる計測値に基づい
て前記除振台の振動を打ち消すように前記リニアモータ
を制御するように構成する。 【０００８】 【作用】本発明に係る位置決め装置の構成によれば、目
標物およびビーム照射装置それぞれに地盤からの振動が
伝播することを、空気バネとリニアモータとから構成し
た除振装置によって迅速に防止し、これにより、目標物
およびビーム照射装置それぞれにおいて主として高い周
波数の振動が発生することを良好に防止でき、しかも、
低周波数の振動に対しては、レーザー照射装置からのレ
ーザー光を受光器で受けさせ、その各光電素子の受光量
に基づいて目標物とビーム照射装置との相対位置を検出
し、位置制御装置を制御することによって対処し、目標
物とビーム照射装置とが離れていても、目標物とビーム
照射装置との相対位置を設定範囲内に維持することがで
きる。 【０００９】 【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。 【００１０】＜第１実施例＞ 図１は、本発明に係る位置決め装置の実施例の全体側面
図であり、目標物１を搭載した第１の支持台２が第１の
位置制御装置３を介して第１の除振台４に支持されると
ともに、その第１の除振台４が第１の除振装置５を介し
て地盤上の床上に設置支持されている。 【００１１】一方、目標物１に粒子を照射するビーム照
射装置６を搭載した第２の支持台７が第２の位置制御装
置８を介して第２の除振台９に支持されるとともに、そ
の第２の除振台９が第２の除振装置１０を介して地盤上
の床上に設置支持されている。上記ビーム照射装置６は
目標物１に対して、例えば、25ｍなど離れて設置される
ものである。 【００１２】前記第１および第２の位置制御装置３，８
それぞれは、図２の要部の一部切欠側面図、および、図
３の要部の平面図それぞれに示すように構成されてお
り、次に説明する。なお、ここでは、第１の位置制御装
置３を例にして説明する。 【００１３】すなわち、第１の除振台４に、水平二次元
方向の一方（Ｘ方向）に駆動可能な２個の第１のピエゾ
アクチュエータ１１Ｘ，１１Ｘと、水平二次元方向の他
方（Ｙ方向）に駆動可能な２個の第２のピエゾアクチュ
エータ１１Ｙ，１１Ｙと、鉛直方向（Ｚ方向）に駆動可
能な４個の第３のピエゾアクチュエータ１１Ｚ…を介し
て第１の支持台２が設けられている。これらのピエゾア
クチュエータ１１Ｘ，１１Ｘ、１１Ｙ，１１Ｙ、１１Ｚ
…に代えて、高速度の応答性を有するリニアモータを適
用することもできる。 【００１４】前記第１、第２および第３のピエゾアクチ
ュエータ１１Ｘ，１１Ｘ、１１Ｙ，１１Ｙ、１１Ｚ…そ
れぞれは、図４の要部の拡大側面図に示すように、積層
形ピエゾ素子１２の駆動方向、すなわち、積層方向の一
方の端面に、第１の除振台４に組み付ける大径の取付フ
ランジ１３が取り付けられるとともに、他方の端面に、
第１の支持台２に組み付ける小径の取付フランジ１４が
取り付けられ、かつ、小径の取付フランジ１４に、剛性
の板材としての金属板１５と肉厚の小さい薄肉弾性体１
６とから成る剪断力吸収部材１７が多層に積層して介装
されて構成されている。 【００１５】第１の支持台２に、第１のレーザー照射装
置１８が設けられるとともに、第２の支持台７に、第１
のレーザー照射装置１８からのレーザー光を受ける第１
の受光器１９が設けられ、そして、第２の支持台７に、
第２のレーザー照射装置２０が設けられるとともに、第
１の支持台２に、第２のレーザー照射装置２０からのレ
ーザー光を受ける第２の受光器２１が設けられている。 【００１６】第１および第２の受光器１９，２１それぞ
れは、図５の正面図に示すように、４分割された光電素
子２２…に差動増幅器２３を接続して構成され、レーザ
ー光が所定位置に照射されたときに各光電素子２２…そ
れぞれの受光量が互いに等しくなって、差動増幅器２３
による比較出力が零になることに基づき、目標物１とビ
ーム照射装置６との相対位置を検出するように構成され
ている。上記第１のレーザー照射装置１８と第１の受光
器１９、ならびに、第２のレーザー照射装置２０と第２
の受光器２１とから成るそれぞれの構成をして相対位置
検出装置２４と称する。 【００１７】第１の支持台２の４辺それぞれの中央箇所
の下部において、第１の除振台４に、突出量を調節可能
に第１のストッパー２５が設けられ、第１の支持台２が
鉛直方向に大きく変位することを当接によって阻止し、
第３のピエゾアクチュエータ１１Ｚ…それぞれに大きな
荷重がかかることを防止できるように構成されている。
また、第１の支持台２の４隅それぞれにおいて、第１の
除振台４に、突出量を調節可能に一対づつ第２のストッ
パー２６，２６が設けられ、第１の支持台２が水平方向
に大きく変位することを当接によって阻止し、第１およ
び第２ピエゾアクチュエータ１１Ｘ，１１Ｘ、１１Ｙ，
１１Ｙそれぞれに大きな荷重がかかることを防止できる
ように構成されている。これらの構成は、第２の支持台
７および第２の除振台９それぞれについても同様であ
る。 【００１８】前記第１および第２の除振装置５，１０そ
れぞれは、次のように構成されている。なお、ここで
は、第１の除振装置５を例にして説明する。 【００１９】すなわち、図６の平面図、図７の側面図、
図８の要部の平面図（図７のＡ−Ａ線矢視図）、およ
び、図９の縦断面図（図６のＢ−Ｂ線断面図）それぞれ
に示すように、床上に設置されたベースプレート２７
に、吊り材２８…を介して水平方向に変位可能に支持部
材としての１段目の第１のエアータンク２９ａが吊り下
げられている。 【００２０】第１のエアータンク２９ａ上には、図１０
の縦断面図（図６のＣ−Ｃ線断面図）に示すように、１
段目の第１の空気バネ３０ａが設けられるとともに、第
１のエアータンク２９ａと第１の空気バネ３０ａとがオ
リフィス３１を介して連通接続されている。 【００２１】前記第１の空気バネ３０ａ上に２段目の第
２のエアータンク２９ｂが支持され、その第２のエアー
タンク２９ｂ上に、２段目の第２の空気バネ３０ｂが設
けられるとともに、第２のエアータンク２９ｂと第２の
空気バネ３０ｂとがオリフィス３１を介して連通接続さ
れ、更に、第２の空気バネ３０ｂ上に第１の除振台６が
搭載支持されている。 【００２２】第１のエアータンク２９ａおよび第２のエ
アータンク２９ｂそれぞれは、平面視で十字形状に構成
され、その第１のエアータンク２９ａおよび第２のエア
ータンク２９ｂそれぞれには、補助エアータンク３２
ａ，３２ｂが連通接続されている。 【００２３】ベースプレート２７に支持脚３３が立設さ
れ、その支持脚３３に鉛直方向制御用リニアモータ３４
が設けられ、また、所定の支持脚３３の上部に、互いに
変位方向が直交するように、一対づつの水平方向制御用
リニアモータ３５，３６が取り付けられている。これら
のリニアモータに代えて、油圧シリンダなどを適用する
こともできる。 【００２４】前記第１の除振台４は平面視で四角形状に
構成され、その４隅部分それぞれにおいて、前記鉛直方
向制御用リニアモータ３４および水平方向制御用リニア
モータ３５，３６それぞれと第１の除振台４とがピアノ
線３７を介して連動連結され、これらのリニアモータ３
４，３５，３６を駆動することにより、第１の除振台４
に三次元方向の制御力を付与して振動を制御できるよう
に構成されている。 【００２５】鉛直方向制御用リニアモータ３４それぞれ
と第１の除振台４との連動連結箇所には、第１の除振台
４の鉛直方向の振動を計測する鉛直センサ３８が取り付
けられ、また、水平方向制御用リニアモータ３５，３６
それぞれと第１の除振台４との連動連結箇所近くには、
第１の除振台４の水平方向（Ｘ，Ｙ方向）の振動を計測
する水平センサ３９，４０が各々取り付けられている。 【００２６】前記相対位置検出装置２４を構成する第１
および第２の受光器１９，２１からの出力と鉛直センサ
３８および水平センサ３９，４０それぞれによる計測値
は、図１１のブロック図に示すように、制御装置を構成
するコンピュータ４１に増幅器４２およびＡ／Ｄコンバ
ータ４３を介して入力され、鉛直センサ３８および水平
センサ３９，４０それぞれの計測値を予め設定されてい
る関係式に入力して、リニアモータ３４，３５，３６そ
れぞれに対する動作量をリアルタイムで演算し、その算
出された動作量に対応する制御出力をＤ／Ａコンバータ
４４および増幅器４２を介してリニアモータ３４，３
５，３６それぞれに与え、計測値が零になるように駆動
し、第１および第２の除振台４，９それぞれの振動を打
ち消すとともに、第１および第２の受光器１９，２１か
らの出力に基づいて第１および第２の支持台２，７を静
止させるに必要な第１、第２および第３のピエゾアクチ
ュエータ１１Ｘ，１１Ｘ、１１Ｙ，１１Ｙ、１１Ｚ…そ
れぞれの伸び量、すなわち、それらに印加すべき電圧信
号を求め、その電圧信号を第１、第２および第３のピエ
ゾアクチュエータ１１Ｘ，１１Ｘ、１１Ｙ，１１Ｙ、１
１Ｚ…それぞれに出力し、歪み発生により水平方向およ
び鉛直方向それぞれに駆動力を生じさせて目標物１とビ
ーム照射装置６との相対位置を設定範囲内に維持するよ
うに第１および第２の支持台２，７それぞれの位置を制
御するように構成されている。上述した、目標物１とビ
ーム照射装置６との相対位置を設定範囲内に維持するた
めの、相対位置検出装置２４、コンピュータ４１、増幅
器４２、Ａ／Ｄコンバータ４３およびＤ／Ａコンバータ
４４から成る構成をして位置決め制御手段と称する。 【００２７】以上の構成により、図１２のタイムチャー
トに示すように、地盤の振動により床が振動しても［図
１２の（ａ）］、その振動を第１および第２の除振装置
５，１０で打ち消し、第１および第２の除振台４，９の
振動を減少させ［図１２の（ｂ）］、そして、第１およ
び第２の位置制御装置３，８を制御することにより、目
標物１とビーム照射装置６との相対的な変動を零にする
ことができ［図１２の（ｃ）］、ビーム照射装置６から
の粒子を目標物１の所定位置に照射することができる。 【００２８】上記実施例では、目標物１をも第１の位置
制御装置３を介して設置支持し、第２の支持台７に第２
のレーザー照射装置２０を設けるとともに、第１の支持
台２に第２の受光器２１を設け、目標物１とビーム照射
装置６の両方の位置を制御することによって両者の相対
的な変動を零にするようにしているが、これらの第１の
位置制御装置３、第２のレーザー照射装置２０および第
１の受光器１９を設けないものでも良い。 【００２９】 【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る位置
決め装置によれば、除振装置により主として高い周波数
の振動を迅速に除去し、そのうえ、低周波数の振動に対
しては、受光器の各光電素子におけるレーザー照射装置
からのレーザー光の受光量に基づいて目標物とビーム照
射装置との相対位置を検出し、位置制御装置を制御する
ことによって対処し、目標物とビーム照射装置との相対
位置を設定範囲内に維持するから、距離の離れたビーム
照射装置と目標物との相対位置を高精度に維持でき、ビ
ームを目標物の所定位置に精度良く照射でき、加速器に
おける素粒子の生成や、自由電子レーザーにおけるレー
ザー光の増幅などを効果的に行うことができるようにな
った。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る位置決め装置の実施例を示す全体
側面図である。 【図２】位置制御装置の一部切欠側面図である。 【図３】位置制御装置の平面図である。 【図４】要部の拡大側面図である。 【図５】受光器の正面図である。 【図６】除振装置の平面図である。 【図７】除振装置の側面図である。 【図８】図７のＡ−Ａ線矢視図である。 【図９】図６のＢ−Ｂ線断面図である。 【図１０】図６のＣ−Ｃ線断面図である。 【図１１】ブロック図である。 【図１２】タイムチャートである。 【符号の説明】 １…目標物 ５…第１の除振装置 ６…ビーム照射装置 ８…第２の位置制御装置 ９…第２の除振台 １０…第２の除振装置 ２４…相対位置検出装置
側面図である。 【図２】位置制御装置の一部切欠側面図である。 【図３】位置制御装置の平面図である。 【図４】要部の拡大側面図である。 【図５】受光器の正面図である。 【図６】除振装置の平面図である。 【図７】除振装置の側面図である。 【図８】図７のＡ−Ａ線矢視図である。 【図９】図６のＢ−Ｂ線断面図である。 【図１０】図６のＣ−Ｃ線断面図である。 【図１１】ブロック図である。 【図１２】タイムチャートである。 【符号の説明】 １…目標物 ５…第１の除振装置 ６…ビーム照射装置 ８…第２の位置制御装置 ９…第２の除振台 １０…第２の除振装置 ２４…相対位置検出装置
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(72)発明者 吉岡 宏和
東京都江東区南砂二丁目５番14号 株式
会社 竹中工務店 技術研究所内
(56)参考文献 特開 平６−207639（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−189504（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−198326（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01B 11/00 - 11/30
G01B 21/00 - 21/32
F16F 15/00 - 15/36
G05D 3/00 - 3/20
G12B 9/00 - 9/10
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 粒子を照射するビーム照射装置と、 前記ビーム照射装置に地盤からの振動が伝播することを
防止する除振装置と、 前記ビーム照射装置から離れて設けられて前記ビーム照
射装置から照射される粒子を受ける目標物と、 前記目標物に地盤からの振動が伝播することを防止する
除振装置と、 前記ビーム照射装置または前記目標物の少なくとも一方
に設けられてレーザー光を照射するレーザー照射装置
と、 前記ビーム照射装置または前記目標物の少なくとも一方
に設けられて前記レーザー照射装置からのレーザー光を
受ける受光器と、 前記受光器に備えられた複数個に分割された各光電素子
の受光量に基づいて前記ビーム照射装置と前記目標物と
の相対位置を検出する相対位置検出装置と、 前記ビーム照射装置または前記目標物の少なくとも一方
に設けられて、前記ビーム照射装置と前記目標物との相
対位置を制御する位置制御装置と、 前記相対位置検出装置によって検出される前記目標物と
前記ビーム照射装置との相対位置を設定範囲内に維持す
るように前記位置制御装置を制御する位置決め制御手段
とを備え、前記除振装置が、 地盤に対して水平方向に変位可能に設けられる支持部材
と、 前記ビーム照射装置または目標物を支持する除振台と、 前記支持部材と前記除振台との間に設けられて前記除振
台を支持する空気バネと、 地盤側と前記除振台との間に設けられて前記除振台の振
動を制御するリニアモータと、 前記除振台の振動を計測するセンサとから成り、かつ、
前記センサによる計測値に基づいて前記除振台の振動を
打ち消すように前記リニアモータを制御するように構成
してある ことを特徴とする位置決め装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16043293A JP3473972B2 (ja) | 1993-06-03 | 1993-06-03 | 位置決め装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16043293A JP3473972B2 (ja) | 1993-06-03 | 1993-06-03 | 位置決め装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06347221A JPH06347221A (ja) | 1994-12-20 |
| JP3473972B2 true JP3473972B2 (ja) | 2003-12-08 |
Family
ID=15714813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16043293A Expired - Fee Related JP3473972B2 (ja) | 1993-06-03 | 1993-06-03 | 位置決め装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3473972B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE489567T1 (de) * | 2003-09-05 | 2010-12-15 | Koninkl Philips Electronics Nv | Stellgliedanordnung für aktive schwingungsisolierung mit einer trägheitsbezugsmasse |
| JP5859242B2 (ja) * | 2011-08-05 | 2016-02-10 | 株式会社竹中工務店 | 除振システム |
-
1993
- 1993-06-03 JP JP16043293A patent/JP3473972B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06347221A (ja) | 1994-12-20 |
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