JP3729888B2 - 剛性アクチュエータ能動振動絶縁装置 - Google Patents
剛性アクチュエータ能動振動絶縁装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3729888B2 JP3729888B2 JP05162795A JP5162795A JP3729888B2 JP 3729888 B2 JP3729888 B2 JP 3729888B2 JP 05162795 A JP05162795 A JP 05162795A JP 5162795 A JP5162795 A JP 5162795A JP 3729888 B2 JP3729888 B2 JP 3729888B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mass
- small mass
- active vibration
- vibration isolator
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
- E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
- E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
- E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
- E04H9/0215—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings involving active or passive dynamic mass damping systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/005—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion using electro- or magnetostrictive actuation means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
- G03F7/70808—Construction details, e.g. housing, load-lock, seals or windows for passing light in or out of apparatus
- G03F7/70833—Mounting of optical systems, e.g. mounting of illumination system, projection system or stage systems on base-plate or ground
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
- G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
- G03F7/709—Vibration, e.g. vibration detection, compensation, suppression or isolation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G2600/00—Indexing codes relating to particular elements, systems or processes used on suspension systems or suspension control systems
- B60G2600/18—Automatic control means
- B60G2600/182—Active control means
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41191—Cancel vibration by positioning two slides, opposite acceleration
Description
【産業上の利用分野】
本発明は支持された換価荷重から振動を除去するための方法及び装置に関し、特にセンサ及び剛性アクチュエータを用いた能動振動絶縁装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
産業界においては振動絶縁(アイソレーション)の必要性が増大している。例えば、半導体の製造において用いる紫外線ステッパーの場合には周囲の振動に対する許容性が益々小さくなっている。半導体及び他の製品の製造は益々高精度になっており、周囲の振動を抑制する必要が益々大きくなっている。
【0003】
この分野の従事者は慣性空間に対する換価荷重の絶対的な運動を測定するために、ボイスコイルモータエレメント等の力モータ、絶縁された換価荷重上のセンサを用いる理論的なアクティブ振動絶縁装置を考え出している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
これまで、換価荷重の共振が検知出力に結合する問題と安定性マージンをとることとの妥協を図る必要から、これらの従来技術の概念及び装置は完全には実用的ではなかった。
【0005】
可能な範囲で最も単純な圧電アクティブ振動絶縁装置においては、装置の共振周波数は圧電モータエレメントのスプリング剛性と支持された換価荷重の質量との組み合わせにより決まる。典型的な支持換価荷重の重量は圧電モータ当たり454キログラム(1000ポンド)の範囲である。典型的な圧電モータエレメントは、ほぼ2.68×10 7 キログラム/メートル(150万ポンド/インチ)のスプリング剛性係数を有する。この値は約130ヘルツ(毎秒130サイクル)のやっかいな装置共振周波数を生じさせる。この装置共振周波数の値(絶縁が必要な周波数範囲に対する)は実用的なアクティブ絶縁のデザインを得るために解決しなければならない2つの問題に行き当たる。第1の問題は約1ヘルツの低い周波数迄のアクティブ振動絶縁を得るためには装置のフィードバック・ループ利得が極めて高くなければならないことである。更に、安定性を確保するためには利得が換価荷重/モータ共振周波数においては1以下の低い利得までフィルタリングされねばならない。従来技術の設計では、この様な所望の利得を得ることは不可能であった。第2に、換価荷重/モータの共振周波数において装置が周囲の振動を大きく増幅し、また周波数におけるフィードバック利得が低いため、かかる設計においてはアクティブ絶縁装置の利点の殆ど全てが失われる。従って、圧電モータまたは他の剛性アクチュエータに基づいた実用可能なアクティブ振動絶縁装置の必要が依然として存在する。
【0006】
【発明の概要】
本発明の目的は従来の能動振動拒絶線装置の上述の問題点を解決することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明による能動振動絶縁装置は、第1の質量を有する換価荷重を振動源から絶縁するための前記換価荷重と前記振動源との間に配設された能動振動絶縁装置であって、前記第1の質量の10分の1以下である第2の質量を有する小質量と、ある軸に沿って間隔が変化する第1及び第2の対向する表面を有する少なくとも一つの圧電アクチュエータと、前記小質量及び前記換価荷重の間に配置された受動アイソレータと、前記小質量に接続され、前記小質量の動きの関数であるセンサ信号を発生するセンサと、前記センサ信号を前記圧電アクチュエータに中継する中継回路とから成り、前記中継回路は前記センサ信号を変更して前記センサの特性を補償する補償回路を含み、前記中継回路は更に、前記圧電アクチュエータに接続され前記圧電アクチュエータの前記間隔を該変更されたセンサ信号の関数として変化させる制御回路を含み、前記第1の表面が前記小質量に接続されかつ前記第2の表面が前記振動源と接続されていることを特徴とする。
【0008】
装置の回路が動きセンサ信号を受け、振動周波数及び換価荷重の質量の所定の範囲にわたって装置が安定であるための補償回路を含む。回路は更に、変更されたセンサ信号の関数として剛性アクチュエータの長さを変化させる剛性アクチュエータに接続された駆動回路を含む。
好ましくは、小質量は「X」、「Y」及び「Z」軸の各々における振動から絶縁されている。好ましい実施例において、小質量はケース内に納められており、「X」「Y」及び「Z」軸の各々において、各方向における少なくとも一つの剛性アクチュエータによりケースから浮動している。剛性アクチュエータが圧電モータエレメントである場合には、水平に設けられた剛性アクチュエータは引っ張り応力からモータエレメントが損傷するのを防ぐために予め圧縮されている。選ばれたデザインにおいて、各々水平または半径方向の圧電モータエレメントが小質量とケースの一方の側の側壁の間に配置されており、圧縮アッセンブリが小質量の他の面上に設けられ、ケースからの圧縮力を小質量を介して圧電モータエレメントに加えるようになっている。
【0009】
発明の他の局面によれば、剛性アクチュエータの各々は剪断応力の圧電モータに対する加圧を制限する剪断デカップラーもしくは減衰結合器を用いて小質量またはケースに接続されている。好ましい実施例において、剪断デカップラーアセンブリーの各々は圧電モータエレメントの端部に隣接した第1の剛性プレートもしくはエレメントと、小質量またはケースに隣接する第2の剛性プレートもしくはエレメントと、剛性プレートの間の弾力性材料の薄いディスクもしくはウエハを含む。
【0010】
発明の更に他の局面によれば、換価荷重質量上に設置されたセンサから導出される信号を用いる追加の補償回路を使用することも可能である。換価荷重慣性速度を表すこれらの信号は小質量自身の上のセンサからのフィルタリングされた速度信号と合成されて換価荷重の振動応答が更に制御される。
好ましい実施例において、本発明において用いられた小質量運動センサはそのデザインの簡潔さと機械動力学的利点から選ばれたジオホンである。
【0011】
本発明はまた、好ましくは、袖償回路の一部として受動アイソレータと小質量及びモータのスプリング剛性との間の特定の共振周波数を補償回路の利得を増加させることなしに抑制する新規なノッチフィルタを用いている。回路内の他の補償回路は他の共振モードを補償するために用いられている。
【0012】
【作用】
本発明は、剛性アクチュエータ及び邪魔にならずに動く絶縁機構に基づいた実用的なアクティブ振動絶縁装置を初めて提供するものである。共振周波数の値を上昇させるための小質量が設けられたこと、小質量からの換価荷重の共振の減衰と能動的に絶縁する周波数の範囲外の受動的な絶縁を提供する受動アイソレータが設けられたこと、小質量からの絶対速度の信号及び選択に応じて換価荷重からの動き信号に基づいて剛性アクチュエータを制御するための補償回路が設けれたことによって、本発明は、フィードバック不安定性が生じる恐れ無しに周囲の振動源から換価荷重質量に伝達される振動を低減させることができるのである。
【0013】
【実施例の詳細な説明】
図1は符号10で一般的に示された受動/能動アイソレーション装置の構成モデルである。図1は3つの次元の内の一つでのアクティブ振動のみを考慮したモデルを示している。この簡略化は説明のために行っている。装置10は「邪魔せずに動く」アクティブ振動絶縁装置と命名しても良い。この装置において、床もしくはベースFは符号12で概括的に示された剛性アクチュエータもしくはモータエレメントの底部9と共に振動する。剛性アクチュエータ12の頂部14は殆ど動かないまま、或いは対象物の動きが床Fの移動のほぼ0.01倍となる程度である。図1のモデルはベースもしくは床の振動を剛性アクチュエータ12の変位の軸に平行である絶対変位センサ17(例えばジオホンなどの、センサ信号出力が変位を得るために積分される絶対速度センサである)の感度の高い軸の方向に沿ってのみ絶縁する。このモデルにおいて、例えば圧電スタックである剛性アクチュエータもしくはモータエレメント12は2つの個別の要素を含んでいる。第1の要素はその軸に平行な長さが印加された制御信号の関数として変化するスタック13と称する全体が堅固な要素である。アクチュエータモータ12の他のモデル化された要素は剛性Ksを有するモータスプリング16である。これはアクチュエータ12のスプリング剛性(ばね定数)を表している。圧電モータを用いた好ましい実施例において、スプリング剛性はほぼ3.39×10 7 キログラム/メートル(190万ポンド/インチ)であり、変位対電圧関係はほぼ3.93×10 7 ボルト/メートル(100万ボルト/インチ)のピークである。
【0014】
選ばれた圧電スタック13は2.54×10 −5 メートル(0.001インチ)のピークの最大相対スタック変位を有し、従ってモータ12をプラス又はマイナス1.27×10 −4 メートル(0.005インチ)動かすのに約500ボルトの電圧を必要とする。この電圧は、移動が生じないために、500ボルトのDC電圧が圧電モータ12に印加されるような電圧である。このバイアス電圧は電流を必要とせず、モータ12をその最大相対変位の半分だけ予め伸長させる。電圧を上昇または下降させることにより、圧電モータ12はそれに応じた分だけ拡張または収縮する。圧電モータ12はゼロボルトでその完全に収縮した状態に達し、1000ボルトでその完全に伸長した状態に達する。印加された電圧に対する拡張及び収縮はほぼ直線的である。
【0015】
装置10は換価荷重質量の重量Mpを支持するように設計されている。このモデルにおいて、換価荷重質量Mpは4.6×10キログラム/メートル/秒 2 (2.6ポンド/インチ/秒 2 )に選ばれており、これは454キログラム(1000ポンド)の重量を有している。図示された実施例において、構造的な実施例を参照しつつ後述する圧電モータ12の各々についで、Mpはほぼこの量である。従って、この装置の共振周波数は、換価荷重Mpが剛性アクチュエータ12によって直接的に支持されていれば、装置共振周波数はほぼ130ヘルツ(毎秒130サイクル)であると導出される。これは、次に2つの問題を生じさせる。第1には所望の振動絶縁を得るためには装置利得が極めて高くなければならず、他方、利得は換価荷重/モータ共振周波数Fn (130ヘルツ(毎秒130サイクル))において利得が1より充分低くなるように、フィルタリングされねばならない。剛性アクチュエータ12の入力からの補償された速度信号出力20迄の全体的ループゲインは例えば99程度に高くなければならない。Fnより低い周波数においてこの所望の利得を得ることは不可能である。第2に、補正無しでは装置が換価荷重/モータ共振周波数において振動を大きく増幅し、その結果アクティブ絶縁の利益の殆どが失われる。
【0016】
本発明は値Msを有する小質量18を介在させることによってこの問題を除去している。質量Msは装置10が支持もしくは絶縁するように設計されている質量Mpの範囲に比較して質量が少なくとも一桁小でなければならず、Ms対M p の関係は好ましくは1/50から1/200の範囲である。図示された実施例において、Mpが約454キログラム(1000ポンド)に対応するときMsは4.54キログラム(10ポンド)に対応するように選ばれている。
【0017】
小質量18は剛性アクチュエータ12上に直接配置されている。これにより圧電モータスプリング係数Ksに付随する共振が1000ヘルツ(毎秒1000サイクル)近くまで非常に高まる。ほぼ4.54キログラム(10ポンド)の重量の小質量18により、小質量及び圧電モータ12の共振周波数は約1000ヘルツ(毎秒1000サイクル)になる。ここで、20で示された弾力性受動振動アイソレータが小質量18及び換価荷重質量Mpの間に挿入されている。アイソレータ20は参照番号30で概括的に示された減衰エレメント係数Ci及び参照番号32で概括的に示されたスプリング定数Kiを有している。このような構成により、受動アイソレータ20がそれらの非常に高い周波数で受動的な振動絶縁を与えるために非常に高い周波数でフィードバック利得を得ることができる。受動アイソレータ20は換価荷重質量Mpが負荷となる時に約20ヘルツ(毎秒20サイクル)の共振周波数となるように選ばれている。
【0018】
装置は加算電力増幅器22を介して剛性アクチュエータ12の拡張及び収縮を制御する。加算電力増幅器22は定常状態で500ボルトDC電圧がモータ12に印加されている状態において、可変電圧を圧電モータ12に印加する。小質量速度センサ17が信号を生成し、その信号が小質量18の絶対変位を得るために積分される。センサ信号はセンサ17から、変位を得るために信号を積分して利得を増大させるための利得モジュール24に伝達される。増幅された変位センサ信号は多くの補償回路を含む後述の電力増幅器22に伝達される。
【0019】
アクティブ振動絶縁装置10により絶縁された支持された換価荷重Mpは、換価荷重Mpに作用して、それに応答して振動させる運動機械成分を含んでいる。従って絶縁装置10が支持された換価荷重の換価荷重により生成される力による移動に抵抗するように成されていることが好ましい。装置10の受動的特徴を高めるために、第2の運動センサ26がアクティブ振動絶縁装置10に付加されている。換価荷重質量絶対運動センサ26は絶対速度センサもしくは相対移動センサのどちらでも良く、信号を発生し、その信号は利得ステージ28において増幅される。増幅信号は次にセンサ17からの状態信号に加算され、それによりステージ22の入力がセンサ17及びセンサ26に依存するように成されている。絶対換価荷重質量速度ループ及び絶対小質量変位ループの両方を考慮すると絶縁されて支持された換価荷重質量Mpの回りの力の合計は以下の式のようになる:
MpS2X(S)=(Ki+CiS)(V(S)−X(S))+Fp (1)
上式はラプラス表記にて示されている。Xは絶縁されて支持された換価荷重のMpでの運動である。Fpは換価荷重Mp上に作用する力であり、典型的には重力の力である。Vは小質量18の運動である。
【0020】
小質量MsはアイソレータスプリングKi及びアイソレータダンパー30並びに圧電モータスプリングエレメント16(Ks)に基づいて動作する。小質量18の回りの力の加算式は以下の如くである。
MsS2V(S)=Ks(Z(S)−V(S))+(Ki+Ci)(X(S)−V(S)) (2)
UをモータスプリングKsの軸方向での床Fの運動とし、運動Zが圧電スタック14の頂部の運動とすると、絶対速度フィードバック式は以下のように書き直される:
Z−U=−CdV(S)−CvSX(S) (3)
上述の式において、Cdは絶対変位センサフィードバック・ループからの利得であり、Cvは絶対速度センサフィードバック・ループからの利得である。
【0021】
全体的な装置の動作は完全な伝達関数としては示されていないが、これはいかなる値についても複雑過ぎる微分式であるためである。その代わりに、システムブロック図が図2に示されている。図2は完全なアクティブ振動絶縁装置の異なる部分がどのようにして相互に関係しているかを示すラプラス変換ブロック図である。
【0022】
一時的に図1に戻ると、ボックス24は絶対速度センサ17及び電力増幅器22の間に挿入された補償及び利得回路を表している。センサ17はサーボ加速度計、或いは好ましくは、ジオホンである。ジオホンは非常に低い剛性の機械スプリングに支持された、コイルを通過する磁界を有する電線コイルから成るものである。
【0023】
磁界はコイル内に、磁石を保持したジオホンケースに対するコイルの相対速度、コイルを通過する磁界の強度、コイル内の電線の巻数に比例した電圧を発生させる。ジオホンはまた低コストであり低雑音、かつ高感度である。補償回路24(及び加算電力増幅器の部分22)はセンサ17がジオホンである場合について示されており、種々の補償ステージの電気的構成図である図3及び図4において詳細に図示されている。図3及び図4は補償回路24のアナログ形式の実施例を図示している。図示されたアナログ回路と同一機能を達成するためにディジタル回路及びディジタル信号処理を用いることも可能である。
【0024】
ジオホンの出力は入力70に示されでいる。入力70に現れる信号は小質量の変位に以下の如く関係する電圧信号である。
【0025】
【数4】
この式において、Cgはボルト/メートル/秒×0.0254(ボルト/インチ/秒)の単位で測定したジオホンのモータ定数である。Wg はジオホンコイルのその懸架スプリング上の共振周波数である。ケースの変位は小質量18に固定されたジオホンケースの変位である。このように分解されたジオホンの特性式はジオホンコイルの質量及びスプリング装置に作用する制動が臨界であることを表している。入力70上に現れる補償回路の出力は上記伝達関数により重み付けされたジオホンケースの絶対速度の測定出力である。しかしながら、ジオホンコイル−小質量−スプリング系に加えられる制動が正確に臨界値にあることが必須でなのはなく、ジオホン応答の臨界制動力の約0.7から約2.0の範囲の値が本発明のアクティブ振動絶縁装置センサの要求を満たすことができるのである。
【0026】
積分されない速度信号は平均(RMS)信号レベルより何デシベルも低い小さな、非常に低周波振動振幅を生成する大きな高周波数の振幅を含んでいるため、積分器ステージ80(或いは積分遅延ネットワークとして知られているステージ)をアナログディジタル変換器(ディジタル回路の前に設けられている)の前に設けることが必要である。積分器ステージ80の入力信号70における作用は以下の如く示すことができる。
【0027】
【数5】
上述の式において、Riがステージ80の等価直列抵抗であり、Ciが接地に対する抵抗の後であり、出力の前の等価容量であるときに表現TiはRiCに等しくなる。
アクティブ振動絶縁装置を安定化するために、その4.5ヘルツの共振周波数を有する伝達関数(上式4)によって、ジオホンは固有の低周波数利得ロールオフを有している。ジオホンに固有のこの低周波数ロールオフが無ければ、少なくとも2つの追加の補償ステージを補償回路24に設ける必要が生じる.
例えば0.01μFの小さなコンデンサ72が入力70及び接地の間に接続されている。ダイオード74及び76が前置増幅器の過電圧保護のために入力70及び接地の間に接続されている。
【0028】
補償回路24は波線の囲みで示される幾つかの連続したステージに構成されている。第1のステージ80は入力70上に現れる速度信号を積分して小質量18の変位信号(図1)を得、またここでは15、000に選ばれている非常に大きな利得を得るように設計されている。この利得はジオホン入力70をその正入力端において受け取る非反転演算増幅器82を用いることより達成される。フィードバック抵抗84が出力ノード86及び増幅器82の負入力端88との間に接続されている。
非反転増幅器がジオホンセンサ17に負荷を与えないように用いられている。抵抗90がノード88及び接地の間に接続されている。15、000倍のDC利得を得るためには、抵抗84は15kΩに選ばれ、抵抗90は1Ωに選ばれている。好ましくは1kΩの抵抗92及び220μFのコンデンサ94がノード86及び88の間に直列に接続されている。例えば100pFの低い値のコンデンサ96がノード86を接地に接続している。
【0029】
追加の抵抗98がノード86をステージ80の出力として使用されるノード100に接続する。コンデンサ102がノード100及び接地の間に接続されており、図示された実施例においては220μFに選ばれている。
積分の半分はオペアンプ82により行われる。ステージ80により実行される積分動作の残りは抵抗98及びコンデンサ102の組み合わせにより行われる。このステージ80において信号の増幅をできる限り行い、DCオフセット電圧及び信号のちらつきが後のステージで増幅されないようにされることが好ましい。
【0030】
他の、殆んどディジタル化されたデザインにおいても尚、最初のアナログ段80を設けることが好ましい。これにより信号をマイクロボルトからボルトの単位に上昇させ、アナログディジタル変換器が読み取る信号において充分に高い電圧が得られる。図3及び図4に示された補償回路の残りのステージはディジタル形式であっても良く、例えばディジタル信号プロセッサにおいて一連のプログラムされたステップとして行われる。
【0031】
ノード100は第2のステージ110への入力として用いられる。
ステージ110は絶対変位センサ17としてジオホンを選択的に用いたことを考慮した低周波補償投である。
0.2ヘルツ(0.2サイクル毎秒)の目標周波数において、おおよそ利得1の交差を得るためには、開ループゲインの変化率は0.2ヘルツの周波数領域において6dB/オクターブでなければならない。これを行うために、遅れ一進みネットワークを用いることができる。遅れ一進みネットワーク110は低い周波数において利得が1であり、次に回路の遅延部分によってマイナス6dB/オクターブの減衰に入り、最後に回路の進み部分により、高い周波数において1以下の一定利得までレベル低下する。ステージ110の低周波補償機能は以下のように表すことができる:
【0032】
【数6】
ステージ110(図3)において、コンデンサ116によってノード114が抵抗118に接続される。抵抗118はコンデンサ116及び接地の間に接続されている。抵抗112、コンデンサ116及び抵抗118が遅れ一進み回路の要素を構成する。式(6)において、Tc2=R118C116であり、Tc1=(R112+R118)C116である。図示された実施例において、抵抗112は14kΩに選ばれ、コンデンサ116は220μFに選ばれ、抵抗118は720Ωに選ばれている。
【0033】
114が演算増幅器120の正入力端に接続されている。ノード114はまた2200pFのコンデンサ122を介して接地に接続されている。このコンデンサがノイズを除去する。オペアンプ120の出力ノード124は図示された実施例においては15kΩに選ばれた抵抗128を介して負入力126に戻り接続されている。抵抗130がノード126を接地に接続する。
【0034】
DC(直流)ステージ110の利得は抵抗130の値で割った抵抗128の値+1に等しい。ここで、図示された実施例におけるように、抵抗130は681Ωに選ばれた場合、DC利得は23である。ステージ110はコンデンサ102及びコンデンサ116の間の相互作用により式(6)で与えられる理想的な低周波補償からは外れるけれども、近似値としては正確である。
【0035】
小さな容量のコンデンサ132が好ましくはノード124及び接地の間に配置されている。
ステージ140利得が6であるDC電圧阻止ステージである。ノード124におけるその入力から、好ましくは220μFのコンデンサ142が抵抗146を介して接地に接続されているノード144に接続されている。ノード144は演算増幅器148への正入力端として用いられる。出力ノード150が比較的小さな容量(100pF)のコンデンサ152を介して接地に接続されている。フィードバック抵抗154が出力ノード150をオペアンプ148の負入力(ノード156)に接続している。抵抗158がノード156を接地に接続している。
【0036】
コンデンサ142(好ましくは220μF)及び抵抗146(好ましくは15kΩ)の組み合わせがDC阻止動作を提供する。ステージ110、160、180、210、230及び250がディジタル形式である一つの実施例(図示せず)においては、好ましくはDC電圧阻止進みネットワーク140がアナログ/ディジタル変換器(図示せず)の前に設けられ、コンピュータ入力のために完全なダイナミックレンジを補償するように成される。図示された全体がアナログである実施例においては、DC電圧阻止ステージ140を速度積分及び増幅段80の後に設けることにより補償回路における利得半値点の後にDC電圧阻止が行われることが保証される。
【0037】
ステージ160及び180は受動アイソレータもしくはカップマウント(図1)の共振の周波数領域に位相進みを加えるように設計されている。ノード150が増幅器162の正入力端に接続されている。増幅器162の出力ノード164は好ましくは100kΩの抵抗166を通してノード168に接続されている。ノード168がオペアンプ162の負入力端に接続されている。コンデンサ170(好ましくは0.39μF)及び第2の抵抗172(好ましくは100kΩ)がノード168を接地に接続している。小さな容量(100pF)のコンデンサ174がノード164を接地に接続している。
【0038】
ステージ160はC170R166、もしくはほぼ0.039秒の時定数でゼロを生ずる。ステージ160はまた
【0039】
【数7】
もしくは約.0195秒においてポールを生ずる。ステージ160により生成される真のポール及び真のゼロの代わりに、他の回路を用いることができその場合複雑なポールおよび複雑なゼロが生成される。
以降のステージ180において、ノード164が、0.001μFのコンデンサ186を介して接地に接続され、かつオペアンプ188の正の入力に接続されたノード184に抵抗182を介して接続されている。オペアンプ188の出力ノード190は抵抗192を通して負入力ノード194に接続されている。ノード194はコンデンサ196及び抵抗198を通して接地に直列に接続されている。比較的小さな容量(100pF)のコンデンサ200がノード190を接地に接続する。抵抗192及び198は好ましくは100kΩに選ばれ、コンデンサ196は0.39μFに選ばれている。抵抗182は33.2kΩに選び、コンデンサ186は0.001μFに選んでも良い。抵抗182及びコンデンサ186が共働して高周波数でのノイズ低減フィルタを提供している。ステージ180はステージ160と同様に、同一の個々の時定数において他のポール及び他のゼロを生成する。
【0040】
ステージ160及び180の両方はDC利得が1であるけれども、高周波数利得はコンデンサ170及び196のために約2となっている。ステージ160及び180の両方が総計で45から50度の量の位相シフトを更に与えるために一緒に用いられる。
ステージ210は1から10の利得調整ステージである。抵抗212がステージ180の出力をオペアンプ216の負入力として用いられるノード214に接続する。オペアンプ216の出力ノードは比較的小さな容量(例えば100pF)のコンデンサ220を介して接地に接続されている。ノード218が抵抗222を介して0及び50kΩの間で調整することが可能な可変抵抗224に接続されている。抵抗222は5kΩの選ばれた値を有する。抵抗226がオペアンプの正入力端216を接地に接続し、この抵抗は好ましくは1kΩの値を有する。入力オフセット電流の影響を最小にするために抵抗226のインピーダンスがオペアンプ216のフィードバックインピーダンスに大体等しくなるように選ばれている。
【0041】
以降のステージ230及び250が高周波数領域での利得を低下させるために補償回路に挿入されている。この理由は以下の通りである。Tc2(ほぼ0.5ヘルツ(0.5サイクル毎秒))が作用する周波数以上の周波数では、開ループ回路24の伝達関数の利得が12dB/オクターブの割合で約4.5ヘルツ(4 .5サイクル毎秒)のジオホンの共振周波数に達するまで増大する。この周波数以上では、開ループ伝達関数利得は、ほぼ100の一定ループゲインの水準に達するまで上昇する。もし可能で有り、本発明のアクティブ振動絶縁装置の機械的要素が完全に理想的でありまた剛体であるとすると、開ループゲインは非常に高い周波数まで100のままである。
【0042】
しかしながら、高周波数においてはおよそ2000ヘルツでの小質量18(図1参照)の共振があり、圧電モータスプリングエレメント16及び小質量の共振が約700ヘルツで存在する。ジオホン17及び装置プラットフォームベース(後述する)においても他の高周波数の共振が存在する。もし開ループゲインがこれらの共振の周波数領域において一定の大きさ100に維持され得るならば、不安定な状態が存在し、上記の共振の内の一つ或いはその近傍で装置が振動することになる。
【0043】
従って補償回路24の高周波ループゲインは上記の、この例では小質量18及びスプリングエレメント16の共振であり約700ヘルツ(毎秒700サイクル)の共振の最低周波数の手前で充分に1以下になって居なければならない。高周波数共振での増幅がいくらか行われるためには、ループゲインが1に交差し、700ヘルツより充分手前で周波数の上昇に対して高速に低下することが必要である。
【0044】
好ましくは、利得がほぼ350ヘルツ(350サイクル毎秒)で1になり、それ以後急速に低下することが必要である。
高周波数での利得減少の式は以下の通りである。
【0045】
【数8】
選択されたTc3は.00314秒である。ステージ230及び250全体の効果は50ヘルツ(毎秒50サイクル)から開ループゲインを低下させはじめ、−12dB/オクターブの割合で低下させることである。
図示されたアナログ段230において、抵抗232がステージ210の出力ノード218を演算増幅器236の入力ノード234に接続している。オペアンプ236の第2の入力は抵抗238を介して接地に接続されており、抵抗238好ましくは100kΩである。オペアンプ236の出力ノード240は抵抗242を介して入力ノード234に戻り接続されている。ノード240はまたコンデンサ246に直列な抵抗244を介してノード234に接続されている。比較的小さな容量(100pF)のコンデンサ248が出力ノード240を接地に接続している。好ましくは、コンデンサ246は0.22μFに選ばれており、抵抗244は1700Ω、抵抗242は100kΩに選ばれている。この組み合わせは.022秒でポールを、3.74x10−4秒でゼロをそれぞれ生成する。
【0046】
ステージ250の構成要素はステージ230の構成要素と概ね同様である。抵抗252がステージ230の出力ノード240を演算増幅器256の入力ノード254に接続する。オペアンプ256の第2の入力は抵抗258を介して接地に接続されている。オペアンプ256の出力ノード260は抵抗262を介して入力ノード254に接続されている。ノード260及び254はコンデンサ264及び抵抗266を介して直列に相互接続されている。抵抗252、258、262及び266、及びコンデンサ264の選ばれた値はステージ230の対応する抵抗及び容量の値と同じである。容量の小さなコンデンサ268(100pF)が出力ノード260を接地に接続する。所望の補償機能を得るために、第2のステージが以下の項を二乗する。
【0047】
【数9】
図示された実施例において、カップマウントもしくは受動アイソレータ20の剛性及び圧電モータの剛性のために、小質量18及び換価荷重質量Mの間で、半径方向においてほぼ300ヘルツ、Z方向において700Hzの周波数の共振モードが存在することが明らかになった。この振動モードは参照番号400で概括的示されるノッチフィルタにより抑制される。
【0048】
好ましくは10kΩの抵抗402がノード260を演算増幅器406への負入力端として用いられるノード404に接続する。好ましくは10kΩの抵抗408がオペアンプの正入力端406を接地に接続する。オペアンプ406の出力410は好ましくは10kΩの抵抗412を介して入力ノード404に戻り接続されている。抵抗402及び412の値のために、「マザー」増幅器ステージ406の利得は1に近い。ノード410が全体ステージ400の出力ノードとして用いられ、図1において22で示されている圧電モータ電力増幅器に接続されている。
【0049】
ステージ400の残りの回路は入力ノード404及び出力ノード410の間にブリッジ接続されている。ポテンシオメータ414はノード410に接続された第1の端部と、ノード416に接続された第2の端部と、オペアンプの負入力端418に接続されたワイパを有している。好ましくは10kΩの抵抗420がオペアンプの正入力端418を接地に接続している。オペアンプ418及び素子414及び420の目的は抵抗412に平行なループの回りに供給される信号の利得を設定することである。
【0050】
同じく、好ましくは10kΩの抵抗422がノード416を入力ノード424に接続している。入力ノード424は演算増幅器426の負入力端に接続されている。好ましくは1kΩの抵抗428によりオペアンプの正入力端426が接地に接続される。ここでは0.047μFに選ばれたコンデンサ430がオペアンプ426の出力ノード432をその入力424に接続している。ノード432及び424はまた好ましくは5kΩのポテンシオメータ434及び好ましくは1kΩの値を有する抵抗436を介して接続されている。ポテンシオメータ434のワイパーが抵抗436を介してノード424に接続されており、その一端は接地に接続されており、その他端はノード432に接続されている。演算増幅器426及び付随する素子428、430、436及び434が第1の積分器ステージを形成する。ポテンシオメータ434はノード410に現れる出力スペクトルの「ノッチ」の深さを設定する。
【0051】
ノード432が好ましくは10kΩの抵抗437を介しで演算増幅器440への負入力端として用いられるノード438に接続されている。オペアンプ440は好ましくは1kΩの抵抗442を介して接地に接続された正入力端を有する。オペアンプ440の出力ノード444は図示された実施例においては0.047μFに選ばれたコンデンサ446を介して入力ノード438に接続されている。オペアンプ440及び付随する素子442、437及び446がオペアンプ426を含む第1の積分器ステージとともに共振状態を生成する第2の積分器ステージを形成している。出力ノード432における電圧が所定の周波数範囲で共振し、マザー増幅器406により得られる利得の全体的な減衰を生成する。ノード432が図示された実施例では4.99kΩに選ばれた抵抗448を介してオペアンプ406の信号入力404に再び接続される。
【0052】
ノード444がポテンシオメータ450の一端に接続されている。ポテンシオメータ450のワイパーは演算増幅器の負入力端452に接続されている。このオペアンプ452の正入力端が抵抗454を介して接地に接続されている。
図示された実施例において、ポテンシオメータ450は5kΩに選ばれており、抵抗454は1kΩに選ばれている。
【0053】
ポテンシオメータ450の他端はオペアンプ452の出力ノード456に接続されている。オペアンプ452及び付随する素子450及び454が利得を有する反転増幅器として動作する。ポテンシオメータ450を調整することにより出力410に現れる「ノッチ」の周波数が変化する。ノード404及び410の間の二次のループにおける利得が高くなるほど「ノッチ」の幅が広くなる。ノード456が好ましくは10kΩの抵抗458を介してノード424に接続されている。
【0054】
ノッチフィルタステージ400は利得が1以上にならないという有益な特徴を有している。DC利得は1であり、無限周波数での利得も1である。「ノッチ」の周波数はポテンシオメータ450により調整される。「ノッチ」の深さはポテンシオメータ434により調整される。「ノッチ」の幅はポテンシオメータ414において調整される。
【0055】
図7〜13に図示された実施例において、ジオホン26(図1)等の換価荷重絶対速度センサにより圧電スタック12に追加のフィードバック・ループが提供される。もしこの追加のセンサが用いられた場合、それからの補償された信号がノード270に加えられる。換価荷重速度信号増幅器ステージが460の点線で示されている。
【0056】
この追加の絶対速度ループの動きの閉ループ式は以下の通りである。
【0057】
【数10】
Xは換価荷重Mpの運動、Uはベースの運動、Wiは受動アイソレータ及び換価荷重の共振周波数、Gvは補償関数、Cvは閉ループ利得でありSはラプラス変換演算子である。上式はジオホンの伝達関数を1に設定した単純化した形式で示されている。これはジオホンの共振周波数Wqはアクティブ絶対速度制御が行われる周波数領域より殆ど1/10程度低いため、行うことができるのである。
【0058】
伝達関数特性式の虚数部分は2ζWiSに等しくなければならず、ζは臨界制動の受動アイソレータに相当する部分である。補償関数Gvは臨界値制動の受動アイソレータ相当部分である。補償関数Gvは1に設定される。次にζは以下の通りである。
ζ=0.5CvWi (9)
受動アイソレータは好ましくは弾力性の構造である。ζの所望の値は1であり、換価荷重Mp(この実施例では907キログラム(2000ポンド)の最大値を有する)による応力が印加されているエラストマーのWiは約毎秒2π20ラジアンであるから、Cv約1.79×10 −1 キログラム/メートル/秒(0.01ポンド/インチ/秒)である。
【0059】
圧電モータを2.54×10 −6 メートル(0.0001インチ)動かすのに必要な電圧は100ボルトであり、ジオホンの較正は5.9×10ボルト/メートル/秒(1.5ボルト/インチ/秒)である。所望のループゲインを達成するための実利得は100/1.5又は67である。この小さな大きさの利得によって、DCブロックステージを設ける必要が無い。
【0060】
実際の増幅器利得を67にするには適当な抵抗値を選ぶことによってステージ460において達成される。
ジオホン共振周波数は4.5ヘルツ(毎秒4.5サイクル)であり、換価荷重の絶対速度制御の開ループゲインは0.0015/秒であり、また100ヘルツ(100サイクル)の周波数において換価荷重速度制御ループの開ループゲインは0.0033である。これらの利得の両方は低く、また周波数が受動アイソレータ共振周波数から増加もしくは減少するのに応じてさらに低くなる。4.5ヘルツ及び100ヘルツでの低利得ステージは換価荷重絶対速度センサ26から電力増幅器22までの回路に複雑な補償回路を設ける必要が無いことを示している。こうして、必要となるすべては単一の増幅器ステージ460である。複雑で激しい内部共振を伴う換価荷重については、このフィードバック・ループにおいて、より複雑なフィルタリング、例えば少なくとも2つのポールの追加が必要になる。
【0061】
図3及び図4の回路は完全にアナログ形式である。幾つかのアルゴリスムのうちのいずれかを用いることによって同一の信号処理をディジタルで行うことができ、これらの機能をディジタルで実施することは十分に当業者の能力の内であるからこれらのディジタルの方法は図示されたアナログ回路の完全に等価である。補償回路24は「絶対変位」センサ(好ましくは、その出力が一度積分された絶対速度センサであり、図示された回路24がこの積分を行う)及び(選択的には)一方向の動きのための絶対速度センサからの信号を調整するのに用いられる。以下に述べるように、発明の装置は3つの方向の各々における振動を補償する。補償回路24は単にこれらの振動補償の追加の方向の各々に対して同じ動作を行う。他の実施例(図示せず)の場合にはマルチ・アクセス接続された補償回路が個々の補償回路の代わりに用いられる。
【0062】
図5は3次元的装置の為のジオホン、補償回路及び剛性アクチュエータの間の電気的相互接続を示す高水準の電気的構成図である。符号470で全体的に表される電子コントローラが図3及び図4において詳しく説明した補償回路24を含んでいる。回路472及び474は回路24と同一である。
補償/制御回路24は「Z」もしくは垂直の換価荷重ジオホン26及び「Z」小質量ジオホン17からのセンサ入力を受け取るように設けられている。この回路は複数の垂直の圧電もしくは剛性アクチュエータモータ12a、12b及び12cの各々に並列的に制御信号を出力する。補償/制御回路472は「X」軸に沿った換価荷重の動きを検知する「X」ジオホン323からのセンサ信号を受け取る。この回路はさらに小質量の「X」方向の動きを検知する「X」ジオホン502からのセンサ信号を受け取る。制御信号がこれらのセンサ信号から導出され、「X」半径方向の剛性アクチュエータもしくは圧電モータ284に伝達される。
【0063】
補償/制御回路474は「Y」換価荷重ジオホン325及び「Y」小質量ジオホン506からの入力を受け取る。これらのジオホンから受けた信号に基づいて、「Y」補償/制御回路474は制御信号を「Y」半径方向の剛性アクチュエータもしくは圧電モータ350に供給する。図から分かるように、センサ/モータ装置は電子的クロストークが無く、以下に記述した種々の剪断デカップラーにより実際のクロストークを扱う必要が無くなる。
【0064】
先に述べたように、本発明の補償回路はアナログ形式の代わりにディジタル形式で構成しても良い。図18は図3及び図4に図示されたアナログ回路の代わりに使用することができるディジタル補償回路の高水準電気ブロック構成図である。信号調節器800が入力803に現れる6つのセンサ信号(X、Y及びZ方向の各々について2つ)の各々をバッファリングし、増幅する。センサ信号のうちの3つは小質量に付いた運動センサから供給され、さらに外側制御ループが用いられている場合には他の3つのセンサ信号は換価荷重質量に付随するセンサから導出される。信号調節器800は信号をバッファリングして増幅し、次いでこれらの信号をサンプルホールド回路803に伝送する。適当な周期でサンプルホールド信号がアナログ/ディジタル変換器804に信号送出される。アナログ/ディジタル変換器804は6つの信号のうちの一つを選択してディジタル信号プロセッサ808に送出するマルチプレクサ806にディジタル信号を送出する。図示された実施例において、ディジタル信号プロセッサは一度に一つの信号を処理するものであるが並列処理を用いても良いことは勿論である。ディジタル信号プロセッサ808は圧電モータのために適当な制御信号を生成するために入力803上に現れる信号をフィルタリングするために必要な信号補償を行う。3つの方向のうちの選ばれた一つのためのディジタル制御信号はディジタル信号プロセッサ808からデマルチプレクサ810に出力され、後者は次に、デマルチプレックス(多重化分解)信号を3つのライン812のうちの選ばれたひとつからディジタル・アナログ変換器814に送出する。ディジタル・アナログ変換器814は制御信号のアナログ信号を生成し、後者は次にローパス平滑フィルタ816に伝達される。フィルタリングされた制御信号は次いで高電圧増幅器818に伝達され、後者は出力820を介して、増幅信号を圧電スタックに伝達する。
【0065】
図19は発明の構成により実現されねばならない内側及び外側制御ループ及び能動(アクティブ)/受動振動補償装置の補償回路のブロック図での表示であり、3つの方向のうちの一つのみが示されでいる。図19は特に換価荷重質量の絶対速度を用いる外側ループが使用された場合を示している。入力関数δinは振動する床により発生するベース外乱変位を表している。慣性変位δ cは圧電モータスタックにより発生し、これはノード830において「邪魔せずに動く」方法でδinから減算されて中間の質量慣性変位δiが生成される。本発明の目的はδiを最小にすることである。
【0066】
ブロック832は変位から速度への微分を表しており、装置の構造に内在されるものである。ブロック832は中間もしくは小質量の絶対速度であるviを生成する。速度viはジオホンにより検知される。ジオホンセンサの動的特性は関数S(s)で表される。
関数G v (s)は中間慣性速度viと換価荷重の速度出力voとの間の動的関係を表している。これは次に外側ループ補償関数であるC v (s)に入力される。内側ループ補償関数C(s)はブロック834で示されており、例えば、図3及び図4に示された回路により実現される。関数C v (s)はカップマウントもしくは受動アイソレータにより生じ、ほぼ20ヘルツにおいて出現する共振を補償するためにのみ用いられる。図示された実施例において補償回路C v (s)からの出力はC(s)からの補償信号にノード836において加算され、これが次に圧電モータの慣性変位δcを生成する。
【0067】
図20(A)及び(B)は補償関数C(s)についての振幅対周波数の及び位相対周波数のボード線図である。図20(A)において、縦座標は周波数をデシベル単位で−20及び140デシベルの間で示している。周波数は横座標において100mHz及び1kHzの間で対数的に示されている。図20(B)において、縦座標は位相を−180及び+180度の間で示し、周波数は再び100mHz及び1kHzの間で対数的に示されている。
【0068】
図21(A)及び(B)は選ばれた外側ループ補償関数C v (s)についてのボーデ曲線である。図21(A)及び(B)に示されたグラフの横座標は受動アイソレータ共振周波数ω c が1(100)に等しくなるように正規化された周波数である。図21(A)における利得も利得曲線の「位置」はセンサ感度及び他の要因に依存するため同様に正規化されている。利得はデシベル単位で示されている。外側ループはカップマウントにより生成される共振にのみ関係しているため、共振周波数ωcから離れるに従って意図的な減衰が行われている。
一般的に、補償関数は以下の式で示される。
【0069】
【数11】
通過帯域はカップマウント周波数のほぼ1オクターブ上と下に選ばれている。第1のポール1/τ1はωc/2より低く選ぶことすら可能である。例えば、ωcが20ヘルツであるときには、1/τ1は5ヘルツに選んでも良い。他方のポール1/τ2は、この時40ヘルツに選ぶことができる。第1のポールの前のロールオフは一定の変位に対しては反作用が起こらないようにするDCブロック機能である。
【0070】
図20(A)、(B)、図21(A)及び(B)に示されたボード線図が有り、図19のブロック図が与えられたとすると、ディジタル信号プロセッサ808(図18)を生のセンサ信号の共振を補償するのに必要な適当な伝達関数によりプログラムすることは当業者にとっては可能な範囲内のことである。
図6はアクティブ振動絶縁装置の2次元表示の単純化した概略的な実体図である。図1により分かるように、支持された換価荷重Mは受動アイソレータ(好ましくは弾力性タイプのマウント)20上に静止しており、後者は小質量18により支持さている。剪断デカップラー282が小質量18及び垂直の圧電モータスタック12の間に挿入されている。図6はまた換価荷重により働く力(典型的には重力)に垂直な方向での能動的な振動の絶縁も示している。この絶縁は半径方向の剛性アクチュエータ(好ましくは圧電モータ)284及び半径方向の剪断デカップラー286を使用することにより行われる。半径方向のモータ284は振動する床もしくはベースFに何等かの方法で固定されている。剪断デカップラー286は半径方向のモータ284及び小質量18のあいだに挿入されている。
【0071】
半径方向の剛性アクチュエータモータ284が圧電スタックである場合には、半径方向のモータ284には実際の動作においてモータエレメント284が張力を受けるようにならないように与圧しておくことが必要である。参照番号288で概括的に示される圧縮スプリングエレメントが半径方向のモータ284を与圧しておくために用いられる。好ましい実施例において、スプリングエレメントはゴムもしくはエラストマー同軸ブシュ292によって案内された円錐形の鋼スプリング等のスプリング290を含む。スプリングエレメント288は床もしくは振動するベースFの延長部分及び剪断デカップラーユニット294との間に配置されており、後者はスプリングエレメント288及び小質量18の間に挿入されている。半径方向のモータ284、デカップラー286、デカップラー294及びスプリングエレメント288の直線的な配置は図6における紙に垂直な方向についても繰り返されており、これにより3次元の全てにおいて振動の絶縁が行われる。
【0072】
剛性アクチュエータモータ284が圧電型である場合、最大の半径方向の振動の大きさは励振周波数域全体に対してほぼ2.54×10 −5 メートル(0.001インチ)である。圧電モータエレメントの予圧圧縮は例えば3.81×10 −5 メートル(0.0015インチ)等の2.54×10 −5 メートル(0.001インチ)よりわずかに大な値でなければならない。圧電モータ284をこの量だけ圧縮するのに必要な力は約454キログラム(1000ポンド)である。好ましくは圧縮設定ネジもしくは他の手段(図6に図示せず)により円錐形の鋼スプリング290が予圧されて半径方向の圧電モータエレメント284の圧縮方向において所望の大きさのスラスト力を提供する。
【0073】
同軸スプリングエレメント288半径方向のモータ284の軸に平行なその軸に沿って低い剛性を有し、それから半径方向には非常に高い剛性を有する。こうして、同軸スプリングエレメント288は半径方向のモータエレメント284が印加された指令信号に応じて半径方向に収縮もしくは拡張することを許す。同軸スプリングエレメント288は軸方向において小さなスプリング剛性値を有しているけれども、その軸に垂直な全ての方向における力学剛性は非常に高い。この構成により半径方向の圧電モータエレメント284が半径方向のアイソレータの方向に自由に動き、垂直モータのデカップラーの小さな剛性及び同軸円錐形スプリングエレメントの負荷を受けるのみである。デカップラー286が半径方向のモータ284及び小質量18の間に挿入されていることにより、例えば換価荷重支持圧電モータ12の移動により生じる剪断偏移が半径方向のモータ12の移動の0.7%程度に減少する。
【0074】
小質量18は垂直方向にのみ動き、垂直モータ12が拡張もしくは収縮するときに回転しないことが望まれる。従って、デカップラー286は小質量18の他の面においてデカップラー294及び同軸ブシュ292によってバランスが取られている。
図7〜10は本発明の第1の実際の実施例の詳細な機械的図面であり、図7は等角投影図、図8は構成要素のある部分が影像で示された平面図、図9は図8の線10−9にほぼ沿った立断面図、図10は図8の線10−10にほぼ沿った立断面図である。始めに図7を参照して、参照番号10で概括的に表されたアクティブ振動絶縁装置は、図示された実施例では長方形の外部筐体もしくはケース300内に納められた機械的要素を有する。実施時には、3つのアクティブ振動絶縁装置10が用いられており、単一の換価荷重質量M(図示せず)を三脚の状態で支持するように構成されていることが注目される。ケース300は側壁308及び310及び更に2つの側壁(図示せず、図7〜9参照)を有し、その各々はそれぞれ側壁308及び310に平行である。ケース300の頂部302は取付可能な別のユニットである。外部ケース300は良好な高周波数の能動的振動絶縁を得るために、高いモード共振周波数を持つように充分に堅固でなければならない。外部筐体300の振動の第1のモードは1500ヘルツ(毎秒1500サイクル)より上でなければならない。これを満たすために、外部筐体300は例えばアルミニウム等の軽い重量の金属から製造され、比較的厚い壁を有している必要が有る。外部筐体300は鋳造または機械仕上げされたプレートをボルトで組み立てることで作成される。好ましくは、外部筐体300はダイキャスト処理により製造される。
頂部プレート302は外部ケース300にボルト304を用いて取り付けられる。外部筐体300と同様、頂部302例えばアルミニウムもしは他の軽い金属等の軽い堅固な材料から作られ、実用的な範囲でできるだけ厚い必要がある。図示された実施例において、頂部302及び外部筐体300の壁の厚さはほぼ3.8×10 −2 メートル(1.5インチ)である。
【0075】
3つの足306が外部筐体300の底部に、好ましくは自在継手によって取り付けられる。この構成は足が非平坦であり得る床の表面に対応することができるために用いられている。しかしながら足306は高さが調整可能であってはならない。もし底部足306が振動アイソレータ10が取付られ、支持された換価荷重Mp(図示せず)がカバー板320上に配置された状態でその垂直の高さが変更されたとすると、底部足306のどの一つの高さが変化してもアイソレータ外部ケース300が受動アイソレータ20に大きな剪断負荷を与えるような方法で回転することになる。この剪断負荷は次に大きなトルクを小質量(ここでは図示せず、図8〜10参照)に与え、これによって潜在的に大きな剪断負荷が圧電モータエレメント(ここでは図示せず、図8〜10参照)に与えられることになる。もしその結果生じる小質量上のねじれがかなり大きければ圧電モータ剪断応力を過度に受け割れてしまい、モータエレメントが動作しなくなる。
【0076】
図示された実施例において、受動振動アイソレータ20はマサチューセッツ州、ブライトンのバリーコントロール社により品番UC−4300として製造されている弾力性のカップマウントである。同様のアイソレータはオハイオ州、デイトンのテックプロダクツ社から入手可能である。受動アイソレータ20は好ましくは図7に示されるX、Y及びZの全ての方向において等しい動的スプリング剛性を有している。受動アイソレータは支持された重い換価荷重質量Mp(図1参照)を小質量18(図8〜10に示す)から動的に絶縁し、剛性アクチュエータ及び補償回路により良好なアクティブ振動絶縁が提供される周波数より高い周波数において、支持された換価荷重のすべての振動方向における振動絶縁が行われる。
受動振動アイソレータ20の共振周波数の選択は、一方で高周波数での振動絶縁のトレードオフを考慮し、他方では支持された換価荷重自身に作用する力による支持された換価荷重の動的な偏位を考慮して行われる。受動アイソレータ20のために特に選ばれた共振周波数はほぼ20ヘルツである。
【0077】
図示された実施例において、受動アイソレータ20は広いベース312(図8及び9)を含む。アイソレータもしくはカップマウント20の直径は垂直に上昇するに従って減少し、カップマウント20の半径が最小となる狭搾部314に至る。この点からは、カップマウント20の輪郭がリップ部316まで半径方向外側に所定の距離だけ拡大する。カップマウント20の輪郭は次いで凸形にその頂部318に向けて湾曲している。
【0078】
頂部プレート320が受動アイソレータ20の頂部318に付着している。頂部プレート320により支持された換価荷重質量の重量が確実にカップマウントアイソレータ20の頂部318全体に分配される。頂部プレート320はまたその各々がZ、X及びY方向における換価荷重の移動を個々に検知するために配置された3つの速度制御ループジオホンセンサ26、323及び325(図8参照)を含むケース322を含む。それらの感度の軸は剛性アクチュエータ12a−c、284及び350の各々の伸長/収縮の軸に一致させられている。
【0079】
外部エンクロージャ300の頂部302はスペーサ板326を受ける大きな中心開口324を有する。
支持された換価荷重センサのエンクロージャ322はプレート320、アイソレータ20の頂部及びセンサ26、323及び325の重量の共振周波数が高いようにカップマウントカバープレート320によって支持されねばならない。これらの共振周波数が高くなる程、絶対速度制御ループを良好に機能させることができる。
【0080】
図7にはX方向の半径方向圧電モータのための半径方向のデカップラー保持板332と、Y方向の半径方向圧電モータのための円錐形スプリング保持板334が示されている。
装置10の実施例の内部構成は図8〜10に最も良く図示されている。図8はその内部構成の選ばれたエレメントを点線で示したアクティブ振動絶縁装置10の平面図である。図9は図8の線9−9にほぼ沿った立断面図である。図10は図8の線10−10にほぼ沿った横方向の立断面図である。特に図10を参照すると、スペーサ板326がボルト36によって小質量18に取り付けられている。
小質量18は垂直の圧電モータエレメント12a、12b及び12c、及び付随した垂直のデカップラー282a、282b及び282cによって全体的に支持されている。小質量18は内部の空洞338内に位置し、全ての面が外部ケース300から離れており、垂直の圧電モータエレメント12a−12c及び半径方向の圧電モータエレメント284及び350(後述する)を介した接触点のみが外部ケース300との実際の接触点である。
【0081】
図示された実施例において、垂直の圧電モータエレメント12a−12cは直径が2.5×10 −2 メートル(1.0インチ)であり、垂直の高さが3.20×10 −2 メートル(1.26インチ)である。これらのモータ12a−12cはプラス又はマイナス2.54×10 −5 メートル(0.001インチ)の最大動作範囲を有している。3つの垂直モータ12a−12cは3脚状の支持を形成し、垂直モータ12a−12cが支持することが可能な換価荷重を増加させるために使用されている。各垂直の剪断デカップラーアセンブリー282a−282cは垂直方向において非常に高いスプリング剛性を有する一方、X及びY方向においては非常に低い力学剛性を有する。好ましくは、軸方向(垂直)の剛性と半径方向(X及びY)の剪断デカップラーの剛性の比は少なくとも10倍好ましくは100倍の大きさである。図示された実施例において、剪断デカップラー282a−282cの直径は5.1×10 −2 メートル(2インチ)であり、2つのデカップラーディスク342及び344の各々の間の弾力性円板もしくはウエハ340の直径も5.1×10 −2 メートル(2インチ)である。
【0082】
デカップラー282a−282c及び対応する半径方向のデカップラー(後述)が発明の重要な局面を成している。アクティブ振動絶縁装置10内において用いられる圧電モータエレメントは常に圧縮されていることが必要である。全ての引っ張り負荷はそれらのウエハ層に依存し、そうでなければモータを分極させる。引っ張り応力の発生を避けるためには、モータエレメントは軸方向の負荷もしくは曲げ方向の負荷において引っ張り負荷が生じないように構成されていなければならない。圧電モータエレメントの剪断負荷は剪断負荷がモータの部分に引っ張り負荷を発生する曲げモーメントを発生させない限り許容される。圧電モータエレメント12a−c内の剪断負荷を制限するために、各剪断デカップラー282a−cが使用されており、その各々はエラストマーの薄いディスク、ウエハもしくは層340がその間に挟まれた硬い非弾性材料例えば金属等から成る2つのディスク342及び344から成るものである。
【0083】
負荷が作用する面積と負荷が作用しない面積との比が大きなときには各剪断デカップラー282a−cの軸方向の剛性は高く保たれる一方、半径方向の剛性は非常に低く保たれる。装置10により担持される換価荷重はエラストマーディスク340及び好ましくは鋼ディスク342及び344の面に垂直であり、他のモータエレメントの動きにより生成される剪断負荷は常にほぼエラストマーディスク340の面内にある。
剪断デカップラー282a−cの品質の一つの測定基準は形状係数であり、これは圧縮負荷を受けるゴムもしくは他のエラストマーの領域のディスクの周囲の回りの装荷されないゴムの領域に対する比に相当する。
【0084】
これは以下の式で表される。
【0085】
【数12】
Dはゴムディスクの直径でありtはディスクの厚さである。エラストマーの剪断実効係数が変化しない限り形状係数が増加するるとともにエラストマーの圧縮実効係数が増加する。図示された実施例において、剪断デカップラー282a−cの各々は直径が5.1×10 −2 メートル(2インチ)であり、エラストマーウエハ340は厚さが約1.52×10 −3 メートル(0.06インチ)であり、大きな直径対エラストマーの厚さの比が生じ、形状係数は約8である。
【0086】
図示された圧電モータ12a−cの場合のモータ圧縮係数は2.11×10 9 キログラム/メートル 2 (3、000、000psi)であり、モータ剪断係数はほぼ7.03×10 8 キログラム/メートル 2 (1、000、000psi)である。圧縮剛性は3.36×10 7 キログラム/メートル(1、880、000ポンド/インチ)であり、剪断に対する垂直モータスプリング剛性は約1.12×10 6 キログラム/メートル(62、830ポンド/インチ)である。
【0087】
垂直モータ12a−cについては、軸方向でのデカップラー剛性とモータ剛性の比は0.7である。半径方向での同一の比は0.07である。同一サイズではないけれども、半径方向のモータ及びそれらの剪断デカップラー(後述)についても同様の数値が得られる。
大きな電圧が圧電モータエレメント12a−cに印加されていることを考慮すると、剪断デカップラーエラストマー340はオゾンに対する耐性がなければならない。他のオゾン耐性エラストマーを使用することも可能であるが、かかるエラストマーとしてはクロロプレンゴムがある。エラストマーウエハ340を構成するために用いられるクロロプレンゴムは好ましくは剪断剛性をできるだけ低く維持し、かつ高い機械強度を得るために、例えばカーボンブラック等の強化充填材を使用せずに形成される。図示された如く、各デカップラー282a−cは垂直の圧電モータエレメント12a−cの各々の端部と小質量18の間に間挿され、小質量18にこの目的で形成された受け部346の中に位置する。適当な穴及びチャンネル(明確のために省略した)がケース300及び小質量18に形成され、圧電モータ12a−cに連絡する。
【0088】
圧電モータエレメント12a−cの各々は絶縁ディスクにより互いに分離された複数の圧電ディスクから成る。圧電ディスクは一対の平行バスにより並列に配線され、後者は一対の高電圧リードに接続する。これらの詳細は明確のために省略したが、この技術分野では良く知られた内容である。
本発明の図7〜10に示された実施例には2つの半径方向の圧電モータエレメントが設けられている。即ち「Y」方向(図10参照)にその軸が向いた圧電モータ350と、その軸が「X」方向(図9参照)に向いた圧電モータエレメント284である。図示された実施例において、半径方向のモータエレメント284及び350は直径が1.6×10 −2 メートル(0.63インチ)であり長さが3.2×10 −2 メートル(1.26インチ)である。この直径は円錐形スプリングが実用的な大きさだけ突出する(円錐形スプリングについては後述する)為に必要な長さに対してできる限り小さく選ばれている。モータ284及び350は垂直の圧電モータエレメント12a−12cと同一のダイナミック変位特性を有する。
【0089】
半径方向モータエレメント284には参照番号286で概略的に表された半径方向のデカップラーが設けられており、半径方向のモータエレメント350には参照番号352で概略的に表された半径方向のデカップラーが設けられている。各デカップラーアセンブリー286、350はフロントプレート354、弾力性ウエハ356及びリア取付部品もしくは板358を含む。ディスク354、フィッティング358及び弾力性ウエハ356は垂直のデカップラーアセンブリー282a−cのそれと同じ直径を有し、ディスク354は金属ディスク344及び342と厚さが同じであり、弾力性ウエハ356はウエハ340と同様の弾力性を有する。各フロントディスク354は半径方向のモータ350又は286の一端を所定位置に保持するために端ぐりされている。モータエレメント350及び286の端部をそれぞれのディスク354に取り付けるためには高係数エポキシ樹脂接着剤を用いる方法が選ばれている。フィッティング358は外部エンクロージャ300の各々の側壁359、308にネジ込まれたネジ付きシリンダである。
【0090】
図10を参照すれば、小質量18の他の面には半径方向のモータ350と正反対の位置に、これに軸方向に位置合わせされた、参照番号360で概括的に表された半径方向のデカップラーが設けられている。半径方向のデカップラー360は、半径方向のデカップラーアセンブリー352と同様に、金属フロントディスク362、弾力性ウエハ364及び後部の円筒形成分366を含む。部品362、264及び366の直径は垂直のデカップラーアセンブリー282a−cの直径と同一である。ディスク362の厚さはディスク344の厚さと同一であり、弾力性層364の厚さは層340の厚さと同様である。図示された実施例における半径方向のデカップラーは半径方向の大きさが垂直のデカップラー282a−cと同一であるが、これはコストの理由からであり他のサイズとしても良い。ディスク362は小質量18のボア穴368にはめ込まれている。
【0091】
半径方向の同軸ブシュ370がチューブ374及びシリンダ366によって形成される。これらの構成要素好ましくは機械加工可能な金属例えば鋼、真ちゅうもしくはアルミニウムから作られる。シリンダ366は例えば1.6×10 −3 メートル(0.063インチ)の小さな隙間を残してチューブ374の中に差し込まれている。弾力性のガスケット378がシリンダ366及びチューブ374の間の位置にはめ込まれている。
【0092】
同軸ブシュ370はブシュ半径方向の軸の方向において大きな形状係数を有しデカップラー282a−c及びデカップラー352と同様の作用を成す。これによりブシュがブシュ半径方向において非常に大きな力学剛性をもつ一方、ブシュの軸方向においては非常に低い力学剛性をもつことになる。この様にして、半径方向の圧電モータ350は小質量18を同軸ブシュのスプリング剛性から殆ど抵抗を受けずに「Y」方向に動かすことが可能である。しかしながらブシュはブシュ軸の方向に対する半径方向において大きな力学剛性を有し、垂直の圧電モータ12a−12cが動く結果となるブシュ370の半径方向の移動が防止される。
【0093】
ジオホン17が小質量18に形成された受容キャビティ(空洞)379内に配置されている。ジオホンは装置10の「Z」軸或いは換言すればモータ12a−cの軸に軸合わせされており、小質量の18の垂直の振動を検知する。
一時的に図9に戻ると、「X」半径方向の圧電モータ284には剪断デカップラー286が設けられており、後者はフロントプレート354、弾力性ウエハ356及びリア取付部品358から成り、それらの全ては剪断デカップラー352の構成要素と同一である。質量18の他の側には半径方向の圧電モータ284の長さ方向の軸に同軸となるように半径方向のスプリングデカップラーアセンブリ−294が設けられている。スプリングデカップラーアセンブリー294はフロントディスク362、弾力性円板、ウエハもしくは層364及び後部円筒形成分366を含みこれらの全ては半径方向のスプリングデカップラーアセンブリー360の同様の番号で示された構成要素と同一であり得る。「X」半径方向の圧電モータ284にはまた半径方向の同軸ブシュ500が設けられている。図9に示された断面においてまた明かなように、「X」小質量ジオホン502(部分的に示す)が小質量18内のその受容部504に納められて示されており、「Y」ジオホン506が小質量18内のその受容部508に納められで示されている。ジオホン17、502及び506の内部構成要素は示されていないが、これらの部品は販売会社から入手可能である。ジオホン502はそのセンサ軸が半径方向の圧電モータ284の軸に平行に軸合わせされており、図3及び図4に示されたものと同様の回路を用いてモータに電子的に接続されでいる。ジオホン506は「Y」軸もしくは半径方向の圧電モータ350の軸に軸合わせされており、回路472(図5)を用いて電子的にこのモータに接続されている(図9)。
【0094】
図7〜10を同時に参照すると、同軸ブシュ370の半径方向の高い力学剛性(図10)は小質量18の垂直もしくは「Z」軸に沿った力学剛性に釣りあっている。従って、小質量18の垂直の動きが小質量18の各面上のデカップラー360、352、294及び286をして同じ量だけ偏位せしめ、小質量がロール、縦揺れもしくは偏揺れ角度の方向に回転することが防止される。半径方向の同軸ブシュ370及び500の半径方向の剛性は半径方向の圧電モータ350及び284の半径方向の剛性にほぼ等しい。小質量18のすべての側面に作用する垂直剛性は等しく、小質量18が垂直の圧電モータ12a−12cの頂部の面内で変位することが許される。これにより、垂直モータ12a−12cが動作したときに小質量18はほぼ純粋に垂直に移動する。
【0095】
図10に戻って、外側同軸ブッシュチューブの直径374はネジ付けされており、ケース300内のネジ付穴380に受け取られる。これにより同軸ブッシュチューブ374がケース300の外側の側壁310の位置にネジこまれて円錐形スプリング筐体(後述)を用いることにより所定の軸方向の予圧が半径方向のモータ350に与えられる時点まで一時的に半径方向の圧電モータ350及び同軸ブシュ370を弱い圧縮下で正しい位置に保持する。
【0096】
円錐形スプリング(もしくはワッシャー)382a及び382bは半径方向の圧電モータ350に同軸的に、また後者からは小質量18の反対側に設けられている。各円錐形スプリングもしくはベルビルワッシャー382の形状は明確化の為に大きく誇張されており、実際はもっと平坦である。円錐形スプリング382a−bは適当な量だけ圧縮されたときに一定の圧縮力を与える。円錐形ワッシャ−382a−bは寸法が小さく非常にコストが低いことが理由で選ばれているが、例えばゴム、エラストマーもしくは鋼ダイスプリング、あるいは普通の圧縮コイルスプリング等の他の圧縮手段が所定の圧縮力を圧電モータ350に加えるために用いることができる。
【0097】
図示された実施例において、2つの円錐形ワッシャー382a及び382bは、さらに直線的な特性を得るためにフロント(前部)対フロントの形で配置されてスプリング内の摩擦を低減させている。この種の円錐形ワッシャーは、例えばニューヨーク、ウッドサイドのシュノーコーポレーションにより製造されている。同軸ブシュ内側シリンダ366(剪断デカップラー360の部分としても同様に作用する同一構成要素)は内側円錐形ワッシャー382bを正しい位置に保持するために形成或いは機械加工されている。例えば、カウンタボア穴384はシリンダ366内へのボア穴及びその中に配置された埋め金386である。この中にはセットネジもしくはそれによりワッシャー382bが正しい位置に保持されるピン388が配置される。
【0098】
外側の円錐形スプリング保持板334は中心ボア穴390を有し、その中には円錐形ワッシャー382aを正しい位置に保持するように動作するネジ392がネジ込まれている。円錐形ワッシャー382a及び382bを正しい位置に固定するための他の手段を用いても良い。円錐形スプリング保持板334はソケットヘッドキャップネジ394等を用いてブッシュチューブ374に(或いは、外部側壁310に)固定されている。
【0099】
同軸ブッシュチューブ374及びシリンダ366の間のオフセットは円錐形スプリング保持板が正しい位置に置かれるたときにほぼ136キログラム(300ポンド)の圧縮力が圧電半径方向のモータエレメント350に加えられるように予め決められる。保持板334は「Y」方向半径方向のすべての部品が接触するまで同軸ブシュ370内にネジ込み、ついで堅く接触するまで1/4から1/2回回転させることで固定される。この方法で、半径方向の部品及び小質量18は円錐形ワッシャー382a、382bが正しく位置し、予圧されるまで同軸ブシュが軸方向に装荷されることによる小さな力で正しい位置に保持される。予圧圧縮力はアイソレータ10が支持された換価荷重の下に設置されるまでそれを一緒に保持する。
【0100】
図9に戻り、半径方向のスプリングデカップラーアセンブリー294及び半径方向の同軸ブシュ500は同様の方法で、デカップラーアセンブリー360及び同軸ブシュ370(図10)と同一の部品で構成される。同軸ブシュ500は側壁514内の適当なボア穴512にネジ込まれたネジ付きチューブ510を含み、外部キャップ516がキャップネジ518によってチューブ510に取り付けられている。ベルビルワッシャーが設けられており、それは対向する二つの部分520a及び520bを有している。これらの部分はそれぞれのピン522及び524によって正しい位置に保持されている。ピン522は円筒形部品366に同軸的な埋め金526内に納められている。ピン524はエンドキャップ516の同軸ボア穴に挿入されている。弾力性の円筒形層530がブシュ円筒366及びチューブ510の間に形成されている。
【0101】
適当な柔軟性導線ジャケット532及び付随する部品が換価荷重ジオホンケース322及びケース300の側壁514の穴(図示せず)との間に取り付けられている。導線ジャケット532はジオホン26、323及び325(図8)に接続された電線のための空間を提供する。ジオホン及び種々の圧電モータへの電気的接続は明確化のために省略されている。図示された実施例において、図3及び図4及び図5の補償回路はユニット10から離れて位置し、適当な通信ケーブル(図示せず)を通してユニット10に接続されている。
【0102】
図11(A)、(B)、(C)、12及び13はほぼ円筒形の形状の発明の第2の実施例を示している。図11(A)は参照番号600で概略的に表されたアクティブ振動絶縁装置の分解等角投影図である。図11(C)は(A)及び(B)のための座標装置を図示している。図11(B)は装置600を組み立てた状態で示す等角投影図である。図12は図11の線12−12にほぼ沿った構成断面図である。図13はいくつかの内部構成要素を点線で示した装置600の平面図である。
【0103】
図11(A)〜13を参照すると、装置600はキャビティ604を確定する円筒形ケース602に納められている。ケース602はその外部側壁606において凹型であり、同時にその内側側壁表面608においで凸型である。小質量610は側壁608及びケース602の底部612から離れるようにキャビティ604内に納められている。小質量610は3つの剛性アクチュエータもしくは圧電モータ614〜618により支持されている。垂直の圧電モータ614〜618の各々は垂直の剪断デカップラーアセンブリーを有し、その一つは、例えば圧電モータ616とともに符号620で示されている(図11(B))。垂直のデカップラーアセンブリー620は前の実施例における場合と同様に、下部金属板622、弾力性ウエハもしくはディスク624及び上部金属板626から構成されている。部品622−626は図7〜10に示された実施例における部品と同様に同じ大きさと特性を有している。
【0104】
モータエレメント616を一例とすると、その頂部は下部デカップラーアセンブリー板622の凹部628内に受容されている。モータエレメント616の底部は内部ケース602の底部表面612上に静止している。デカップラーアセンブリー620及びモータエレメント614は小質量610内のボア穴630内に受容されている。小質量610はキャビティ604内に納まり、また小質量610の重量を減少させるために曲面の表面632(図11(A)参照)をもつように形成されている。
【0105】
小質量610内のボア穴630はその最も深い部分において、上部デカップラーアセンブリー板626を精密に受容するために比較的小さな半径となっている。ボア穴630の残り全体にわたってやや大きな半径となって、弾力性円板もしくはウエハ624、下部板622及び圧電モータ614をより緩く受容し、ディスク624及び板622が小質量610に対して横方向に動くことを許している。
【0106】
前の例と同様に小質量610は「X」及び「Y」方向において剛性アクチュエータもしくは圧電モータエレメント634及び636によって個々にケース602から絶縁されている。
剪断デカップラーアセンブリー640は図12に示されており、「Y」圧電モータエレメント636と連結している。同様にデカップラーアセンブリー642は「X」圧電モータエレメント634(図11(A))と連結している。デカップラーアッセンブリー640及び642は夫々近接金属板、弾力性円板もしくはウエハ、遠隔金属板を含み、好ましくは製造が容易であるために垂直のデカップラーアセンブリー20と同一である。
【0107】
圧電モータエレメント636及びデカップラーアセンブリー640は図12に示された如く「Y」軸に同軸的に配置されている。また参照番号644で概略的に表されたブシュデカップラーアセンブリー及び水平パワーキャップ646が「Y」軸に同軸的に設けられている。デカップラーアセンブリー644は、組み立てられたときに小質量の平坦な垂直の側壁610に係合するように成された近接板648を含んでいる。弾力性ウエハもしくはディスク650が金属板648に隣接するように設けられている。円筒形金属デカップラーアセンブリーエレメント652が弾力性円板650の近傍に近接板648に位置を合わせて配置されている。
【0108】
筒型スリーブ654がケース602のボア穴656にネジ込まれている。スリーブもしくはチューブ654の内側の半径はそれと円筒形ブシュ部品652との間に十分な隙間が残るように決められている。
パワーキャップ646には複数のボア穴が設けられ、それらはスリーブ654の対応するボア穴と直線上に位置するように成されている。キャップネジ(図示せず)がネジ付きボア穴658及び660内に受容されてパワーキャップ646がスリーブ654に取り付けられる。
【0109】
中心ネジ662が水平パワーキャップ646の軸方向のボア穴664内に受容されている。ボア穴664はネジ付きである。ネジ662は長いソケットヘッドネジであり、ネジ無しのクリアランスシリンダ652のボア穴666に受容されるのに十分な長さである。セットネジ662はパワーキャップ646にネジ込まれており2つのロックジャムナット665a及び665bがソケットヘッドキャップネジ662に取付られている。ロックジャムナット665a及び665bはソケットヘッドキャップネジ662上でまず位置決めされ、ついで互いに締め付け固定される。ジャムナット665a及び665bのロック(固定)位置は2つの円錐形ワッシャー667及び668を位置決めするように設定されている。ロックされたジャムナット665a及び665bの位置は2つの円錐形ワッシャーが予圧された時にソケットヘッドキャップネジ662がシリンダ652に接触しないように決められている。ボア穴666はその直径がソケットヘッドキャップネジ662がそれに接触しないような大きさである。円錐形ワッシャー667及び668がソケットヘッドキャップネジ662上の正しい位置に保持され、内側のワッシャーもしくは円錐形スプリング667の直径部分がジャムナット668に接触する。円錐形スプリング667の外側の直径部分が円錐形スプリング668の外側の直径部分に接触する。円錐形スプリング668の内側の直径部分はソケットヘッドキャップネジ662の外側の直径部分によって円錐形スプリング667に同軸的に保持されている。円錐形スプリング668の内側の直径部分がボア穴666の回りのシリンダ652に接触している。
【0110】
別な方法としては、ジャムナット665a及び665bは、ネジ662の半径がそのステップ(段差)部の後に減少するようなネジ662の機械加工されたステップ部(図示せず)に変えてもよい。次ぎに円錐形ワッシャー667及び668はネジ662の細くなったシャフトにステップ部に届くまで滑り込まされ、該ステップ部はワッシャー667の内側直径部分に接触する機械的ストップ部として作用する。
【0111】
圧電モータ636はソケットヘッドキャップネジ662を円錐形ワッシャー667及び668の荷重対変位の特性に依存した所定の変位だけ締め付けることにより予圧され、圧電モータエレメントの636予圧に必要な136キログラム(300ポンド)の大きさの軸方向の推力を発生する。
他の別な実施例(図示せず)においては、図示されたワッシャー667及び668は例えば6個もしくは8個のワッシャーがネジ662上に並び、ジャムナット665及びボア穴666の間に配置されるように複数個用いても良い。次いで、「X」方向についてもこのようにベルビルワッシャーの数を増加させる。
【0112】
この例と第1の実施例(図7〜10)の一つの重要な特徴は「Y」軸(及び「X」軸、図13参照)を垂直のデカップラーアセンブリー620(一つが図12に示されている)に対して位置決めされることである。垂直のデカップラーアセンブリー620はモータ636の「Y」軸が垂直の剪断デカップラーエラストマー624a、b及びcの水平な面内にほぼ存在するように位置決めされている。この方法により、「Y」軸に沿って伝達された力が垂直モータエレメント614−618上の曲げモーメントもしくは力あるいは小質量610の回転を生じさせることが無いのである。
【0113】
小質量610の他の面上には水平圧電スタック保持板670がケース602の側壁606内の受容部もしくはボア穴672内にはめ込まれている。適当なネジ付きボア穴674及び676(図10及び11)が側壁606及び保持板670内に形成され、保持板670が適当なネジ(図示せず)により側壁606に取り付けられている。ネジ(図示せず)がネジ付きボア穴678(図12)内に受容されて、水平剪断デカップラーアセンブリー640の末端の金属板680を保持板670に取り付ける。図12に図示された「Y」方向の構造は「X」方向についても繰り返される。
【0114】
特に図11(A)を参照すると、スタック保持板682が側壁606内の対応する受容部684に固定され、「X」デカップラーアセンブリー642を圧電モータ634に対して保持するように成されている。スリーブもしくはチューブ686が「X」軸で小質量610の反対側にあるボア穴688にねじ込まれている。水平パワーキャップ690は中心セットネジ692を有し、後者は中心ボア穴690内にねじ込まれシリンダ687内に軸方向に形成されたネジ無しクリアランスボア穴694内に伸びている。前の例と同様にジャムナット696及び698はセットネジ692にネジ込まれており(或いはまた、これらのネジ692の残りのシャフト部分の半径が小さくなるようなネジ692の機械加工されたステップ部に置き換えても良い)。一対の円錐形スプリングもしくはベルビルワッシャー701及び703はジャムナット700及び[中心ボア穴694のリップ部の間で圧縮され、セットネジ692のシャフトによって正しい位置に保持される。図10において、ジャムナット665a及び665b及び円錐形スプリング667及び668は明確化のために省略されている。
【0115】
「X」、「Y」及び「Z」軸の各々に対して各ジオホン694、695及び697(図13に最も良く示されている)が設けられており、小質量610内の適当な空洞部分内に配置されている。3つの足700の夫々はケース602の底部の適当なネジ付きボア穴704にねじ込まれたシャフト702を含む。
図示された実施例では弾力性カップマウント706である受動アイソレータはフランジ部708及び適当なボア穴710(図11(A))にネジ込まれたネジ(図示せず)を介して直接的に小質量610の頂部に固定されている。この実施例において、換価荷重質量は中間の構造を介さずに直接的にカップマウント706の頂部上に静止している。図示された実施例においてはまた、換価荷重運動センサフィードバック・ループが設けられておらず、図7〜10に示された実施例においてはこの目的のために設けられていたセンサ及びケースはここでは用いられていない。勿論、換価荷重質量の速度を測定する速度フィードバック・ループを設けることが望ましい場合には図11(A)〜13に示された構成に追加することができる。
【0116】
更に能動/受動絶縁装置721の実施例が図14に示された等角投影図及び図15の関連する分解図に図示されている。図14反び15に示された実施例は図10〜13に図示された実施例と大体同様であり、主な相違点についてのみ説明する。外部ケース720には図5に図示された補償回路を納めた回路ボックス722が取付られている。カップマウントもしくは受動アイソレータ724は前の例と同様に小質量726の頂部に取り付けられている。カップマウント724は中心ネジ730によってキャップ728に取り付けられている。キャップ728の下に見えるのは変位センサ732、734及び736であり、これらは3つの方向の各々における換価荷重(図示せず)の動きを検知する為に配置されている。下方くさび738(図15においてシート金属カバー740の頂部上に示されているけれども、実際はカバー740の下に配置されている)が中心ネジ730(実際にカバー740上にある)によって正しい位置に保持されている。下方くさび744はシート金属カバー740の下にbyanL−L型ブラケット746によって保持されている。セットネジ(図示せず)がL型ブラケット746を通して及びネジ付きボア穴748にねじ込まれており、下方くさび744を内側もしくは外側に付勢しており、これによりカバー740を上昇もしくは下降せしめる。図14に示された如く、セットネジはカバー740の側面内の外部ボア穴750から挿入される。弾力性円板752がカバー740の頂部に取り付けられ、換価荷重を受けるように成されている。
【0117】
図14〜15に示された実施例において、下方及び上方くさび744及び738を適当に調節することにより換価荷重の水準の調整が可能である。
図16は3つの能動/受動絶縁装置721がすぐに換価荷重質量(図示せず)を受けることが可能なように3角形に配置されている状態を示す等角投影図である。3つの装置721は、使用者が装置721の適当な電子診断及び組み上げができるように使用者インターフェース/コントローラ754に接続されている。電力ケーブル756及び通信ケーブル758がこれらのユニット間を接続する。
【0118】
図17は速度及び相対変位フィードバック・ループの両方を用いた発明の更に他の実施例の等角投影図である。図15及び17の間では同様の文字が同様の部品を表している。上方くさび738及び中心ネジ730が正しい位置にあることが注目される。図7〜9及び14〜16の場合の如く、速度もしくは初期変位センサを換価荷重に接続して配置する代わりに発明のこの実施例は小質量726の頂部に配置されたマウントブラケット776上に配置されたX、Y及びZ相対移動センサ770、772及び774を用いている。変位センサ770、772及び774は渦電流センサ、磁気抵抗素子もしくはホール効果センサ等を含む種々の種類の非接触センサの何れでも良い。センサ770〜774及びマウントブラケット776は参照番号778で概略的に表された3軸ターゲットと共働する。ターゲット778は鉄を含む材料から成り、カバー728の下面に固定されている。ターゲット778の面780はZセンサ774に沿い、面782はYセンサ772に沿い、面784(隠れ線で示す)はXセンサ770に沿っている。組み立てた状態において、面782及び784はブラケット776及びZセンサ784の直立した壁との間に配置されている。ブラケット776は小質量726の上面の上に受動アイソレータ724からは半径方向に位置をずらして配置されているけれども、小質量726の半径方向の余裕部分の中に位置している。センサ770〜774が渦電流センサもしくは磁気抵抗素子である場合にはターゲット778は強磁性体のものが選ばれる。センサ770〜774の各々からのリード線は補償回路に接続され、これらのセンサからの信号は小質量726上及び内に配置されたジオホンとともにアクチュエータ790、792、794、796及び798を制御するために用いられる。
【0119】
換価荷重の振動特性が能動/受動振動絶縁装置の制動性能に顕著に影響することが明らかになった。剛性アクチュエータを制御するために速度フィードバックを用いた結果、換価荷重の振動モードと検知された出力との間に強い結合が生じる。ループゲインを高く保つ「進み−遅れ」ネットワーク(例えば図3及び図4参照)を用いたことによりループが閉じるためには、少なくとも有る程度は特定の換価荷重に対して調整することが必要な補償回路が要求される。以上に示した動的装置においてポールの位置は固定されていたが、ゼロの位置及びそれに応じて結合強度は測定されたセンサ出力に依存している。その結果がゼロに現れるセンサ出力をポールの非常に近くに選ぶことによって、フィードバック・ループ対換価荷重の動的特性の感度を低下させることができる。これは、受動マウントの負荷もしくは偏位を測定することによって達成される。
【0120】
換価荷重からの速度フィードバックを使用することによって2つ以上のポールが外側もしくは速度ループを構成する補償回路に挿入されることが必要になるが、相対移動センサを使用することで補償回路を比較的単純化されることが明らかになった。
図22は装置の内側及び外側ループの組み合わせを示すブロック図であり、ここでは相対移動センサは外側ループの補償に用いられている。床の動きはδ in で表されている。中間質量慣性変位δ i (垂直方向における変位)は圧電モータの頂部において測定されると考えることができる。(図19における場合と同様に、自由度の一つのみが表されており、これらの補償回路は他の自由度についても複製して用いられる。)「プラント」ブロック840は関数P(s)を含み、これは補償装置の構造に固有の変位から速度への微分である。この関数が中間質量の絶対速度であるv i を生成する。ジオホンセンサの動的特性はブロック842にS(s)として表されている。小質量絶対速度もまたブロック844に入力されている。この固有もしくは「プラント」関数ブロックは入力v i と、速度を変位に微分するために逆ラプラス変換演算子1/Sが作用する検知された変位qとの間の動的関係を示している。検知された変位qは846で示される外側ループ補償器C(s)に入力される。C q (s)は好ましくはC(s)(式9.1参照)と同一であり、以下の式で表されることが確認されている。
【0121】
【数13】
この補償関数の通過帯域はC(s)に対するものと同じく選択され、図21(A)及び21(B)に示されたボード線図がC(s)及びC q (s)を画定するために使用される。
フィルタリングされた信号Sがジオホン速度信号S v とノード848において加算され、合成信号S c が得られる。この信号はステップ850において内側ループ補償関数C(s)により補償される。内側ループ補償関数C(s)は図3及び図4に示されたアナログ回路を使用し、あるいはディジタル的に実現される。C(s)のボーデ曲線は図20a及び20bに示されている。内側ループ補償関数C(s)が圧電スタック変位δ c を生成し、それはノード852において環境の変位δ in と加算される。1/τ 1 の選択は目的とする換価荷重に依存している。換価荷重はまた少ない程度であるが、1/τ 2 の選択にも影響する。
【0122】
以上の如く、アクティブ振動絶縁装置について示し説明してきた。本発明による絶縁装置においては共振周波数及び必要な利得を低下させるため小質量が換価荷重質量及びこれを支持する剛性アクチュエータエレメントの間に配置されている。剛性アクチュエータを小質量内のセンサによって生成された変位信号の関数として3つの方向の各々で駆動する回路が設けられている。この回路はその中に構造に特有の共振モードをフィルタリングする補償回路を有している。受動的振動絶縁を能動的振動絶縁周波数の範囲外において行うために、受動アイソレータが小質量と換価荷重質量の間に挿入されている。好ましくは、小質量はケースに受容され、「X」、「Y」及び「Z」剛性アクチュエータエレメントによって、ケースの底部及び壁部から支持されている。ケースはまた水平圧電モータに対して圧縮力を印加する方法を提供している。本発明は回路の全体的利得を変更すること無しに「ノッチ」フィルタ特性を提供する新規な信号フィルタ技術を用いている。
【0123】
以上の詳細な説明においては説明的な実施例について記述してきたけれども、本発明はこれに限るものではなく、添付の請求項の範囲及び精神にのみ限定されるのである。
【図面の簡単な説明】
以下の詳細な説明を参照することによって、発明の他の局面及びその利点について理解することができる。図において同様の部分は同じ参照記号で示されている。
【図1】 単一の軸に沿った振動の絶縁を示す装置モデルの構成図である。
【図2】 アクティブ振動絶縁装置の異なる区間が数学的に互いにどの様に関係しているかについて示す数学的システムブロック図である。
【図3】 本発明のセンサを制御される剛性アクチュエータエレメントに連結する補償回路の電子回路詳細図である。
【図4】 本発明のセンサを制御される剛性アクチュエータエレメントに連結する補償回路の電子回路詳細図である。
【図5】 3次元の制御におけるセンサ及び剛性アクチュエータエレメント間の電気的相互接続を示す高度に簡略化した電気的構成図である。
【図6】 2つの軸に沿った絶縁を示すアクティブ振動絶縁装置の実施例の簡略化した実ブロック構成図である。
【図7】 アクティブ振動絶縁装置の第1の実際の実施例の等角投影図である。
【図8】 図7に図示された実施例の、選ばれた部分を点線で示し、頂部プレートを明確化のために除いて示したの平面図である。
【図9】 図8の線9−9にほぼ沿った断面構成図である。
【図10】 図8の線10−10にほぼ沿った構成立断面図である。
【図11】 (A)は本発明の第2の実際の実施例の分解等角投影図である。(B)は発明の第2の実施例の組み立てた状態での等角投影図である。(C)は図(A)及び(B)を描くために用いたデカルト座標系である。
【図12】 図11の線12−12にほぼ沿った立断面図である。
【図13】 図11に示された実際の実施例を、選ばれた内部要素を点線で示した平面図である。
【図14】 発明の第3の実施例の組み立てた状態での等角投影図である。
【図15】 図14に示された実施例の構成要素の分解図である。
【図16】 図14及び15に図示された如く配置され、換価荷重を受け入れ使用者インターフェース/制御装置に接続された3つの能動/受動絶縁装置の等角投影図である。
【図17】 相対移動センサを用いた発明の第4の実施例の等角投影分解図である。
【図18】 ここに記述された補償関数を実行するのに適当なディジタル回路を示す高レベルの電気ブロック構成図である。
【図19】 外部制御ループにおいて絶対速度センサを用いた補償装置の説明ブロック図である。
【図20】 (A)及び(B)は選ばれた内側ループ補償関数のボーデ曲線である。
【図21】 (A)及び(B)は選ばれた外側ループ補償関数のボーデ曲線である。
【図22】 外側制御ループにおいて相対移動センサを用いた装置の説明ブロック図である。
【主要部分の符号の説明】
10 能動振動絶線装置
12 剛性アクチュエータ
17 ジオホン
18 小質量
20 受動振動アイソレータ
300 外部筐体
M 換価荷重
Claims (30)
- 第1の質量を有する換価荷重(Mp)を振動源から絶縁するための前記換価荷重(Mp)と前記振動源との間に配設された能動振動絶縁装置であって、
前記第1の質量の10分の1以下である第2の質量を有する小質量(Ms)と、
ある軸に沿って間隔が変化する第1及び第2の対向する表面(14,9)を有する少なくとも一つの圧電アクチュエータ(12)と、
前記小質量(Ms)及び前記換価荷重(Mp)の間に配置された受動アイソレータ(20)と、
前記小質量(Ms)に接続され、前記小質量(Ms)の動きの関数であるセンサ信号を発生するセンサと、
前記センサ信号を前記圧電アクチュエータ(12)に中継する中継回路(22,24)とから成り、
前記中継回路(22,24)は前記センサ信号を変更して前記センサの特性を補償する補償回路(24)を含み、前記中継回路(22,24)は更に、前記圧電アクチュエータ(12)に接続され前記圧電アクチュエータ(12)の前記間隔を該変更されたセンサ信号の関数として変化させる制御回路(22)を含み、
前記第1の表面(14)が前記小質量(Ms)に接続されかつ前記第2の表面(9)が前記振動源と接続されていることを特徴とする能動振動絶縁装置。 - 前記小質量(Ms)の前記換価荷重(Mp)質量に対する質量の比は1/50から1/200の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の能動振動絶縁装置。
- 前記受動アイソレータ(20)はエラストマーからなることを特徴とする請求項1に記載の能動振動絶縁装置。
- 前記圧電アクチュエータ(12)はそれぞれが第1及び第2の対向する表面を有し前記対向する表面の間の各々の軸に沿った各々の可変の間隔を有する第1、第2及び第3の圧電アクチュエータ(614,616,618)の少なくとも一つであり、
前記第1、第2及び第3の圧電アクチュエータ(614,616,618)の各々は前記第1、第2及び第3の圧電アクチュエータ(614,616,618)の残りの圧電アクチュエータに関する軸に対して非平行であり、
前記圧電アクチュエータの各々の第1の表面は前記小質量(Ms)に接続され、前記圧電アクチュエータの各々の第2の表面は前記震動源に接続されて、
前記圧電アクチュエータは前記換価荷重質量(Mp)を前記3つの各軸に沿って前記振動源から絶縁するように動作し得ることを特徴とする請求項1に記載の能動振動絶縁装置。 - 前記軸は互いに直交していることを特徴とする請求項4に記載の能動振動絶縁装置。
- 前記第1の圧電アクチュエータ(12)の前記第1の表面(14)は、前記第1の表面(14)と前記小質量(Ms)との間に配置された剪断応力減衰結合器(640)によって前記小質量(Ms)に接続されていることを特徴とする請求項4に記載の能動振動絶縁装置。
- 前記センサは、各々が前記小質量(Ms)に接続され前記軸の夫々に平行な方向での前記小質量(Ms)の動きを検知する第1、第2及び第3のセンサの内の一つであり、前記センサのセンサ信号の一つを前記第1、第2及び第3の圧電アクチュエータの各一つに中継する第1、第2及び第3の補償回路を有することを特徴とする請求項4に記載の能動振動絶縁装置。
- 前記センサ信号は前記小質量(Ms)の速度を表す速度信号であり、
前記中継回路(22,24)は前記速度信号を積分して変位信号を生成し、前記変位信号のための出力を有する速度積分器を含み、
前記補償回路(24)は前記速度積分器の前記出力に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の能動振動絶縁装置。 - 前記補償回路(24)は前記センサからの直流電圧を阻止する直流阻止回路(140)を含むことを特徴とする請求項1に記載の能動振動絶縁装置。
- 前記直流阻止回路(140)はアナログ段であることを特徴とする請求項10に記載の能動振動絶縁装置。
- 前記センサはサスペンション周波数を有し、Tc1は前記サスペンション周波数に一致していることを特徴とする請求項12に記載の能動振動絶縁装置。
- 前記第1の質量は227キログラム(500ポンド)から907キログラム(2,000ポンド)であることを特徴とする請求項1に記載の能動振動絶縁装置。
- 前記補償回路(24)は前記受動アイソレータ(20)の共振周波数領域において、進み位相を加える進み位相増加回路(160)を含むことを特徴とする請求項1に記載の能動振動絶縁装置。
- 前記進み位相増加回路(160)は前記共振周波数領域において前記センサ信号の少なくとも40゜の位相シフトを起こすことを特徴とする請求項15に記載の能動振動絶縁装置。
- 前記進み位相増加回路(160)は2つの極と2つのゼロを有する周波数特性をもつ2つの直列接続されたアナログ進み遅れステージから成ることを特徴とする請求項15に記載の能動振動絶縁装置。
- 前記補償回路は前記センサ信号に作用して前記圧電アクチュエータ(12)のばね定数及び前記小質量(Ms)により生ずる共振周波数より低い周波数領域内の利得が1となる周波数において利得を1に減少させる高周波利得減衰回路を含むことを特徴とする請求項1に記載の能動振動絶縁装置。
- 前記高周波利得減衰回路(230,250)はアナログ回路であることを特徴とする請求項18に記載の能動振動絶縁装置。
- 前記高周波利得減衰回路(230,250)は、各々が前記利得が1となる周波数より低い第1の周波数において極を有し、前記利得が1となる周波数より高い第2の周波数においてゼロを有する周波数特性をもつ2つの直列接続された遅れ及び進み回路から成ることを特徴とする請求項20に記載の能動振動絶縁装置。
- 前記共振周波数は約1500ヘルツであり、周波数領域内において前記利得が1となる周波数は約350ヘルツに選択されていることを特徴とする請求項18に記載の能動振動絶縁装置。
- 前記補償回路(24)は前記小質量(Ms)、前記換価荷重質量(Mp)及び前記受動アイソレータ(20)の相互作用により生じる共振周波数において低利得となるノッチを有するノッチフィルタ回路(400)を含むことを特徴とする請求項1に記載の能動振動絶縁装置。
- 前記ノッチフィルタ回路(400)は約300ヘルツのノッチを有することを特徴とする請求項23に記載の能動振動絶縁装置。
- 前記ノッチフィルタは1の直流利得を有することを特徴とする請求項23に記載の能動振動絶縁装置。
- 換価荷重質量(Mp)を振動から能動的に絶縁する方法であって、
受動アイソレータ(20)上に前記換価荷重質量(Mp)を置き、
前記受動アイソレータ(20)を前記換価荷重質量(Mp)の質量がその10倍である小質量(Ms)に対して接続し、
ベースからの振動を受ける前記小質量(Ms)を少なくとも一つの圧電アクチュエータ(12)により支持し、
前記小質量(Ms)の動きを検知し、
前記小質量(Ms)の動き関数である小質量(Ms)センサ信号を生成し、
前記小質量(Ms)センサ信号の関数である制御信号を生成し、
前記制御信号を前記圧電アクチュエータ(12)に印加し、
前記印加するステップに応じて前記圧電アクチュエータ(12)の長さを変化させ、
これによって前記換価荷重質量(Mp)に伝わる振動を減少させる各ステップからなることを特徴とする能動振動絶縁方法。 - 前記小質量(Ms)センサ信号は小質量(Ms)の速度の関数であることを特徴とする請求項26に記載の能動振動絶縁方法。
- 前記小質量(Ms)センサ信号を積分して小質量(Ms)変位信号を得るステップと、
前記小質量(Ms)変位信号の関数として制御信号を導出するステップとを更に有することを特徴とする請求項27に記載の能動振動絶縁方法。 - 能動振動絶縁装置の少なくとも一つの共振周波数を補償するために前記小質量(Ms)センサ信号を小質量(Ms)修正センサ信号に修正するステップと、
制御信号を前記小質量(Ms)修正センサ信号の関数として生成するステップとを更に含むことを特徴とする請求項28に記載の能動振動絶縁方法。 - 換価荷重質量(Mp)の動きを検知するステップと、
換価荷重(Mp)センサ信号を換価荷重(Mp)の動きの関数として生成するステップと、
制御信号を前記センサ信号及び前記換価荷重センサ信号の関数として生成するステップとを更に含むことを特徴とする請求項28に記載の能動振動絶縁方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/223,256 US5660255A (en) | 1994-04-04 | 1994-04-04 | Stiff actuator active vibration isolation system |
US08/223256 | 1994-04-04 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0854039A JPH0854039A (ja) | 1996-02-27 |
JP3729888B2 true JP3729888B2 (ja) | 2005-12-21 |
Family
ID=22835727
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05162795A Expired - Lifetime JP3729888B2 (ja) | 1994-04-04 | 1995-03-10 | 剛性アクチュエータ能動振動絶縁装置 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US5660255A (ja) |
EP (1) | EP0676558B1 (ja) |
JP (1) | JP3729888B2 (ja) |
KR (1) | KR0162280B1 (ja) |
BR (1) | BR9501432A (ja) |
CA (1) | CA2146200A1 (ja) |
DE (1) | DE69509819T2 (ja) |
IL (1) | IL112765A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105094165A (zh) * | 2015-08-24 | 2015-11-25 | 华中科技大学 | 一种Stewart主动平台和基于Stewart主动平台的振动抑制方法 |
Families Citing this family (117)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6791098B2 (en) * | 1994-01-27 | 2004-09-14 | Cymer, Inc. | Multi-input, multi-output motion control for lithography system |
US5750897A (en) * | 1995-06-14 | 1998-05-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Active anti-vibration apparatus and method of manufacturing the same |
US5975508A (en) * | 1995-09-06 | 1999-11-02 | Applied Power Inc. | Active vehicle seat suspension system |
JPH09184537A (ja) * | 1996-01-05 | 1997-07-15 | Canon Inc | 除振装置 |
GB9621498D0 (en) * | 1996-10-15 | 1996-12-04 | Secr Defence | Vibration attenuation system |
US5826864A (en) * | 1997-02-26 | 1998-10-27 | Gte Internetworking Incorporated | Active vibration mount |
JP3825869B2 (ja) * | 1997-03-19 | 2006-09-27 | キヤノン株式会社 | 能動除振装置 |
US5973440A (en) * | 1997-07-07 | 1999-10-26 | Nitzsche; Fred | Structural component having means for actively varying its stiffness to control vibrations |
JPH11230246A (ja) * | 1998-02-18 | 1999-08-27 | Tokkyo Kiki Kk | アクティブ除振装置 |
US6394407B1 (en) | 1998-07-14 | 2002-05-28 | Newport Corporation | Passive vibration isolator with profiled supports |
US6209841B1 (en) * | 1998-07-14 | 2001-04-03 | Newport Corporation | Active isolation module |
US6198580B1 (en) | 1998-08-17 | 2001-03-06 | Newport Corporation | Gimballed optical mount |
US6378672B1 (en) | 1998-10-13 | 2002-04-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Active vibration isolation device and its control method |
GB9824151D0 (en) * | 1998-11-04 | 1998-12-30 | Marconi Electronic Syst Ltd | Structural elements |
US6516130B1 (en) | 1998-12-30 | 2003-02-04 | Newport Corporation | Clip that aligns a fiber optic cable with a laser diode within a fiber optic module |
FR2790115B1 (fr) | 1999-02-23 | 2001-05-04 | Micro Controle | Procede et dispositif pour deplacer un mobile sur une base montee elastiquement par rapport au sol |
FR2792554B1 (fr) * | 1999-04-22 | 2001-06-29 | Vibrachoc Sa | Dispositif resonant, tel que batteur ou generateur d'efforts |
US6511035B1 (en) | 1999-08-03 | 2003-01-28 | Newport Corporation | Active vibration isolation systems with nonlinear compensation to account for actuator saturation |
US6354576B1 (en) * | 1999-10-22 | 2002-03-12 | Honeywell International Inc. | Hybrid passive and active vibration isolator architecture |
WO2001044681A2 (en) * | 1999-11-17 | 2001-06-21 | Board Of Trustees Operating Michigan State University | Hybrid digital-analog controller |
US6570298B2 (en) | 2000-05-09 | 2003-05-27 | Tokkyokiki Co., Ltd. | Vibration control device and driving method thereof |
DE10043128C2 (de) * | 2000-08-31 | 2003-05-08 | Univ Hannover | Tilgervorrichtung zur Absorption einer unerwünschten Erregung |
US6681152B1 (en) * | 2000-11-30 | 2004-01-20 | Bbnt Solutions Llc | Predictive active compensation systems |
NL1017304C2 (nl) * | 2001-02-07 | 2002-08-08 | Ten Cate Nicolon B V | Werkwijze en inrichting voor het bepalen van waarden voor de stijfheid en demping van oppervlakken. |
US6655840B2 (en) | 2001-02-13 | 2003-12-02 | Newport Corporation | Stiff cross roller bearing configuration |
US6601524B2 (en) | 2001-03-28 | 2003-08-05 | Newport Corporation | Translation table with a spring biased dovetail bearing |
DE50110153D1 (de) * | 2001-04-24 | 2006-07-27 | Peter Heiland | Vorrichtung zur schwingungsisolierenden Aufnahme von Lasten |
US6791058B2 (en) | 2001-04-25 | 2004-09-14 | Newport Corporation | Automatic laser weld machine for assembling photonic components |
US6568666B2 (en) | 2001-06-13 | 2003-05-27 | Newport Corporation | Method for providing high vertical damping to pneumatic isolators during large amplitude disturbances of isolated payload |
US6619611B2 (en) | 2001-07-02 | 2003-09-16 | Newport Corporation | Pneumatic vibration isolator utilizing an elastomeric element for isolation and attenuation of horizontal vibration |
EP1281889A1 (de) * | 2001-08-03 | 2003-02-05 | Peter Heiland | Verfahren zum Erfassen eines Schwingungsisolationssystems |
DE10145145A1 (de) * | 2001-09-13 | 2003-04-03 | Bsh Bosch Siemens Hausgeraete | Anordnung zur Schwingungsdämpfung |
US6874748B2 (en) * | 2001-10-03 | 2005-04-05 | The Penn State Research Foundation | Active floor vibration control system |
EP1321822A1 (en) * | 2001-12-21 | 2003-06-25 | ASML Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
US20030168295A1 (en) * | 2002-02-12 | 2003-09-11 | Zhixiu Han | Active vibration isolation system |
EP1556854B1 (en) * | 2002-09-27 | 2011-05-04 | Callminer, Inc. | Method for statistical analysis of speech |
US6953109B2 (en) | 2002-10-08 | 2005-10-11 | Nikon Corporation | Vibration isolator with low lateral stiffness |
CN100384075C (zh) * | 2003-02-12 | 2008-04-23 | 北京磁伸稀土技术发展有限公司 | 一种振动驱动器输出功率的优化方法、设备及其产品 |
DE10361481B4 (de) | 2003-07-22 | 2006-08-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Modulare Schnittstelle zum Dämpfen mechanischer Schwingungen |
ATE489567T1 (de) | 2003-09-05 | 2010-12-15 | Koninkl Philips Electronics Nv | Stellgliedanordnung für aktive schwingungsisolierung mit einer trägheitsbezugsmasse |
CN100465473C (zh) * | 2003-09-05 | 2009-03-04 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 包括惯性基准质量的用于主动隔振的致动器装置 |
DE10344538A1 (de) * | 2003-09-25 | 2005-05-12 | Integrated Dynamics Eng Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Schwingungsisolation, insbesondere für Elektronenstrahl-Meßwerkzeuge |
US20050077129A1 (en) * | 2003-10-06 | 2005-04-14 | Joel Sloan | Multi-axis shock and vibration relay isolator |
DE10351303A1 (de) * | 2003-10-31 | 2005-05-25 | Daimlerchrysler Ag | Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung |
US7571793B2 (en) * | 2004-01-26 | 2009-08-11 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Actuator arrangement for active vibration isolation using a payload as an inertial reference mass |
DE102004019242A1 (de) | 2004-04-16 | 2005-11-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Schnittstelle mit Schubableitung zum Dämpfen mechanischer Schwingungen |
US8231098B2 (en) | 2004-12-07 | 2012-07-31 | Newport Corporation | Methods and devices for active vibration damping of an optical structure |
TWI283732B (en) * | 2004-12-22 | 2007-07-11 | Ind Tech Res Inst | Vibration isolation device |
DE102005003013B3 (de) * | 2005-01-21 | 2006-09-28 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung zur dynamischen Belastungsprüfung einer Probe |
US20060236456A1 (en) * | 2005-03-03 | 2006-10-26 | Beale Robert S | Patient transport method and apparatus |
GB0506990D0 (en) * | 2005-04-06 | 2005-05-11 | Bae Systems Plc | Vibration isolation |
US8424885B2 (en) | 2005-12-22 | 2013-04-23 | Elliptical Mobile Solutions, LLC | Method and apparatus for an environmentally-protected electronic equipment enclosure |
US20060226289A1 (en) * | 2005-04-06 | 2006-10-12 | Emiph, Llc | Method and apparatus for an adaptive suspension support system |
EP1879218A4 (en) * | 2005-05-02 | 2010-03-17 | Nikon Corp | DEVICE FOR OPERATING AN OPTICAL ELEMENT, OPTICAL PROJECTION SYSTEM, EXPOSURE DEVICE AND COMPONENT MANUFACTURING METHOD |
US7726452B2 (en) * | 2005-06-02 | 2010-06-01 | Technical Manufacturing Corporation | Systems and methods for active vibration damping |
CN101346667A (zh) * | 2005-12-20 | 2009-01-14 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 混合传感器系统和方法 |
US8302456B2 (en) * | 2006-02-23 | 2012-11-06 | Asylum Research Corporation | Active damping of high speed scanning probe microscope components |
US7550880B1 (en) | 2006-04-12 | 2009-06-23 | Motran Industries Inc | Folded spring flexure suspension for linearly actuated devices |
WO2008060681A2 (en) * | 2006-05-06 | 2008-05-22 | Lord Corporation | Helicopter reduced vibration isolator axial support strut |
US7819013B2 (en) * | 2006-07-05 | 2010-10-26 | The Hong Kong Polytechnic University | Method and apparatus for measuring oscillation amplitude of an ultrasonic device |
DE102006046593B4 (de) * | 2006-09-30 | 2009-12-10 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Vorrichtung zur Reduktion von Schwingungen einer Struktur |
US8584820B2 (en) * | 2006-10-31 | 2013-11-19 | Nissan Motor Co., Ltd. | Vibration reducing device and vibration reducing method |
GB2447231B (en) * | 2007-03-05 | 2012-03-07 | Ultra Electronics Ltd | Active tuned vibration absorber |
KR100887281B1 (ko) * | 2007-05-23 | 2009-03-06 | 한국과학기술원 | 인공위성의 지터 저감 방법 |
NL1036161A1 (nl) * | 2007-11-20 | 2009-05-25 | Asml Netherlands Bv | Combination of structure and an active damping system, and a lithographic apparatus. |
EP2075484A1 (en) * | 2007-12-31 | 2009-07-01 | Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO | An active vibration isolation system having an inertial reference mass |
EP2119938A1 (en) * | 2008-05-15 | 2009-11-18 | Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO | A vibration sensor and a system to isolate vibrations. |
JP2009293758A (ja) * | 2008-06-09 | 2009-12-17 | Konica Minolta Business Technologies Inc | マウントダンパーおよびそれを用いた画像形成装置 |
US20100030384A1 (en) * | 2008-07-29 | 2010-02-04 | Technical Manufacturing Corporation | Vibration Isolation System With Design For Offloading Payload Forces Acting on Actuator |
JP5322710B2 (ja) * | 2009-03-06 | 2013-10-23 | 特許機器株式会社 | サーボ型振動センサ及び振動制御装置 |
EP2261530A1 (en) * | 2009-06-12 | 2010-12-15 | Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | An active vibration isolation and damping system |
JP5308249B2 (ja) * | 2009-06-22 | 2013-10-09 | 三菱重工業株式会社 | サーボ制御装置 |
US8314585B2 (en) * | 2009-09-25 | 2012-11-20 | Drs Rsta, Inc. | Methods and systems for eliminating structural modes in a servo mechanism employed to control a flexible structure |
EP2505870A1 (en) * | 2009-11-25 | 2012-10-03 | Sinfonia Technology Co., Ltd. | Vibration damping device and vehicle provided therewith |
TWI467099B (zh) * | 2009-12-04 | 2015-01-01 | Fu Cheng Wang | 一種雙層平台減震裝置及其減震的方法 |
CN102141733B (zh) * | 2010-01-28 | 2012-11-14 | 上海微电子装备有限公司 | 减振装置及应用其的光刻装置 |
EP2447777B1 (en) * | 2010-10-27 | 2019-08-07 | ASML Netherlands BV | Lithographic apparatus for transferring pattern from patterning device onto substrate, and damping method |
EP2469340B1 (en) | 2010-12-21 | 2021-01-06 | ASML Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
JP6014047B2 (ja) | 2010-12-29 | 2016-10-25 | ニューポート・コーポレイションNewport Corporation | 同調可能振動ダンパならびに製造および同調方法 |
EP4040131A1 (en) * | 2011-01-30 | 2022-08-10 | Aquarius Spectrum Ltd. | Method and system for leak detection in a pipe network |
CN102162500B (zh) * | 2011-03-11 | 2012-05-23 | 华中科技大学 | 一种精密主动减振装置 |
DE102011006024A1 (de) | 2011-03-24 | 2012-09-27 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Anordnung zur Vibrationsisolation einer Nutzlast |
EP2505956A1 (en) | 2011-03-29 | 2012-10-03 | Hexagon Technology Center GmbH | Coordinate measuring machine |
KR101991860B1 (ko) * | 2012-05-07 | 2019-06-24 | 삼성전자주식회사 | 카메라 모듈에서 액추에이터 제어 방법 및 장치 |
US8899393B2 (en) | 2012-06-08 | 2014-12-02 | Technical Manufacturing Corporation | Active vibration isolation system |
US9102209B2 (en) * | 2012-06-27 | 2015-08-11 | Bose Corporation | Anti-causal vehicle suspension |
TWI589796B (zh) | 2013-03-28 | 2017-07-01 | 克萊譚克公司 | 用於測量平台之混合震動隔離系統 |
JP6302305B2 (ja) * | 2014-03-18 | 2018-03-28 | キヤノン株式会社 | 振動低減装置、リソグラフィ装置、および物品の製造方法 |
EP2930395B1 (en) * | 2014-04-08 | 2020-03-04 | Airbus Defence and Space GmbH | A noise reduction system, a method and a helicopter |
US9383388B2 (en) | 2014-04-21 | 2016-07-05 | Oxford Instruments Asylum Research, Inc | Automated atomic force microscope and the operation thereof |
US10184539B2 (en) | 2014-09-30 | 2019-01-22 | Technical Manufacturing Corporation | Vibration isolation system |
US9458907B2 (en) | 2014-10-02 | 2016-10-04 | Honeywell International Inc. | Vibration isolation systems including multi-parameter isolators providing piezoelectric-based damping |
US11305290B2 (en) | 2015-05-19 | 2022-04-19 | Technical Manufacturing Corporation | Laminated, low-profile, vibration-damped table top |
RU2654241C2 (ru) * | 2016-03-09 | 2018-05-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Динамический гаситель колебаний |
WO2017160999A1 (en) | 2016-03-15 | 2017-09-21 | Technical Manufacturing Corporation | User-tuned, active vibration-isolation system |
CA2950508A1 (en) | 2016-12-02 | 2018-06-02 | National Research Council Of Canada | Compact vibration reducing human support |
CN106678233A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-05-17 | 湖南大学 | 基于pzt的新型主动减振器 |
US10065474B2 (en) * | 2016-12-09 | 2018-09-04 | GM Global Technology Operations LLC | Vehicle with suspension force decoupling system |
CN106594172B (zh) * | 2017-01-12 | 2019-02-26 | 北京理工大学 | 具有准零刚度的半主动控制型垂直隔振器 |
CN106840225B (zh) * | 2017-01-24 | 2019-11-29 | 广东工业大学 | 用于绝对式光栅尺的一体化振动控制系统及方法 |
CN107044505B (zh) * | 2017-06-06 | 2018-10-30 | 哈尔滨工业大学 | 基于超磁致伸缩与石英摆线复合冷却机理的隔微振装置 |
CN107084224B (zh) * | 2017-06-06 | 2018-09-11 | 哈尔滨工业大学 | 基于磁致伸缩与直槽结构石英摆线复合机理的隔微振装置 |
CN107165979B (zh) * | 2017-06-06 | 2018-09-14 | 哈尔滨工业大学 | 基于超磁致伸缩与石英摆线复合机理的隔微振装置 |
CN107023605B (zh) * | 2017-06-06 | 2018-08-17 | 哈尔滨工业大学 | 基于磁致伸缩与螺旋结构石英摆线复合机理的隔微振装置 |
DE112018004189T5 (de) | 2017-08-15 | 2020-04-30 | Technical Manufacturing Corporation | Präzisions-Schwingungsisolationssystem mit Boden-Feed-Forward-Unterstützung |
CN109261476B (zh) * | 2018-10-18 | 2023-10-27 | 四川大学 | 一种用于夹心式压电超声换能器的新型后盖板 |
CN109268442A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-01-25 | 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 | 一种一体化主动隔振作动器 |
WO2020210183A1 (en) | 2019-04-08 | 2020-10-15 | Technical Manufacturing Corporation | Magnetic field suppression system |
US11434973B2 (en) | 2019-04-10 | 2022-09-06 | Ohio University | Passive variable stiffness device for vibration isolation |
GB2587498B (en) | 2019-09-13 | 2024-04-24 | Technical Mfg Corporation | Inspection apparatus and methods for precision vibration-isolation tabletops |
GB2599614A (en) * | 2020-06-04 | 2022-04-13 | Ultra Electronics Ltd | Active tuned vibration absorber |
CN111997217A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-11-27 | 南京丹枫机械科技有限公司 | 一种杠杆式调频质量阻尼器 |
KR102481350B1 (ko) * | 2021-02-16 | 2022-12-27 | 에피텍(주) | 건축물의 진동을 이용하여 서비스를 제공하기 위한 시스템 및 그 방법 |
CN113202897A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-08-03 | 华中科技大学 | 一种基于压电陶瓷的主被动减振装置及六自由度减振系统 |
CN114384798B (zh) * | 2021-12-08 | 2023-08-08 | 北京理工大学 | 减振控制装置及应用其的减振系统 |
CN114183497B (zh) * | 2021-12-17 | 2024-02-27 | 中国船舶重工集团公司第七0九研究所 | 一种基于压电效应的三轴向主动减振器及其系统 |
CN115059730B (zh) * | 2022-07-01 | 2023-09-26 | 上海隐冠半导体技术有限公司 | 运动系统 |
Family Cites Families (74)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3701499A (en) * | 1968-04-08 | 1972-10-31 | Wright Barry Corp | Active fluid isolation system |
US3807678A (en) * | 1972-09-19 | 1974-04-30 | Lord Corp | System for controlling the transmission of energy between spaced members |
GB1577322A (en) * | 1976-05-13 | 1980-10-22 | Bearcroft R | Active attenuation of recurring vibrations |
US4122303A (en) * | 1976-12-10 | 1978-10-24 | Sound Attenuators Limited | Improvements in and relating to active sound attenuation |
US4417098A (en) * | 1979-08-16 | 1983-11-22 | Sound Attenuators Limited | Method of reducing the adaption time in the cancellation of repetitive vibration |
WO1981001480A1 (en) * | 1979-11-21 | 1981-05-28 | Sound Attenuators Ltd | Improved method and apparatus for cancelling vibration |
US4473906A (en) * | 1980-12-05 | 1984-09-25 | Lord Corporation | Active acoustic attenuator |
ZA825676B (en) * | 1981-08-11 | 1983-06-29 | Sound Attenuators Ltd | Method and apparatus for low frequency active attennuation |
EP0091926B1 (en) * | 1981-10-21 | 1987-08-26 | Sound Attenuators Limited | Improved method and apparatus for cancelling vibrations |
ZA828700B (en) * | 1981-11-26 | 1983-09-28 | Sound Attenuators Ltd | Method of and apparatus for cancelling vibrations from a source of repetitive vibrations |
WO1983003700A1 (en) * | 1982-04-19 | 1983-10-27 | Chaplin, George, Brian, Barrie | Method of and apparatus for active vibration isolation |
US4477505A (en) * | 1982-12-13 | 1984-10-16 | Lord Corporation | Structure for absorbing acoustic and other wave energy |
US4562589A (en) * | 1982-12-15 | 1985-12-31 | Lord Corporation | Active attenuation of noise in a closed structure |
JPS61182112A (ja) * | 1985-02-06 | 1986-08-14 | Rion Co Ltd | 精密変位駆動装置 |
IL77057A (en) * | 1985-03-26 | 1990-03-19 | Wright Barry Corp | Active vibration isolation system |
US4742998A (en) * | 1985-03-26 | 1988-05-10 | Barry Wright Corporation | Active vibration isolation system employing an electro-rheological fluid |
JPS61286634A (ja) * | 1985-06-14 | 1986-12-17 | Meiritsu Seiki Kk | 除振装置 |
US4757980A (en) * | 1985-07-31 | 1988-07-19 | Barry Wright Corporation | Parametrically controlled active vibration isolation system |
US4677677A (en) * | 1985-09-19 | 1987-06-30 | Nelson Industries Inc. | Active sound attenuation system with on-line adaptive feedback cancellation |
US4665549A (en) * | 1985-12-18 | 1987-05-12 | Nelson Industries Inc. | Hybrid active silencer |
US4677676A (en) * | 1986-02-11 | 1987-06-30 | Nelson Industries, Inc. | Active attenuation system with on-line modeling of speaker, error path and feedback pack |
US4821205A (en) * | 1986-05-30 | 1989-04-11 | Eaton Corporation | Seismic isolation system with reaction mass |
JPS6392851A (ja) * | 1986-10-06 | 1988-04-23 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | アクテイブ振動絶縁装置 |
US4736431A (en) * | 1986-10-23 | 1988-04-05 | Nelson Industries, Inc. | Active attenuation system with increased dynamic range |
NL8701633A (nl) * | 1987-07-10 | 1989-02-01 | Philips Nv | Digitale echocompensator. |
US4838392A (en) * | 1987-08-05 | 1989-06-13 | Lord Corporation | Semi-active damper for vehicles and the like |
US4811309A (en) * | 1987-09-04 | 1989-03-07 | Nelson Industries Inc. | Microphone probe for acoustic measurement in turbulent flow |
JP2814241B2 (ja) * | 1987-09-25 | 1998-10-22 | 株式会社ブリヂストン | 振動制御装置 |
US4907680A (en) * | 1988-01-29 | 1990-03-13 | Lord Corporation | Semi-active damper piston valve assembly |
US4862506A (en) * | 1988-02-24 | 1989-08-29 | Noise Cancellation Technologies, Inc. | Monitoring, testing and operator controlling of active noise and vibration cancellation systems |
US4815139A (en) * | 1988-03-16 | 1989-03-21 | Nelson Industries, Inc. | Active acoustic attenuation system for higher order mode non-uniform sound field in a duct |
US4903249A (en) * | 1988-03-24 | 1990-02-20 | Nelson Industries | Rigid foraminous microphone probe for acoustic measurement in turbulent flow |
US4947435A (en) * | 1988-03-25 | 1990-08-07 | Active Noise & Vibration Tech | Method of transfer function generation and active noise cancellation in a vibrating system |
US4837834A (en) * | 1988-05-04 | 1989-06-06 | Nelson Industries, Inc. | Active acoustic attenuation system with differential filtering |
US4953089A (en) * | 1988-05-09 | 1990-08-28 | Lord Corporation | Hybrid analog digital control method and apparatus for estimation of absolute velocity in active suspension systems |
US4977600A (en) * | 1988-06-07 | 1990-12-11 | Noise Cancellation Technologies, Inc. | Sound attenuation system for personal seat |
GB2222053B (en) * | 1988-08-17 | 1993-03-31 | Topexpress Ltd | Signal processing means for sensing a periodic signal in the presence of another interfering periodic noise |
US4878188A (en) * | 1988-08-30 | 1989-10-31 | Noise Cancellation Tech | Selective active cancellation system for repetitive phenomena |
GB8820922D0 (en) * | 1988-09-06 | 1988-10-05 | Topexpress Ltd | Noise reduction in vehicles cabins |
GB2222657B (en) * | 1988-09-09 | 1992-10-07 | Topexpress Ltd | Active control of vibration |
JP2668990B2 (ja) * | 1988-10-06 | 1997-10-27 | 石川島播磨重工業株式会社 | 構造物制振装置 |
US5004079A (en) * | 1989-02-10 | 1991-04-02 | Lord Corporation | Semi-active damper valve means and method |
US4887699A (en) * | 1989-02-10 | 1989-12-19 | Lord Corporation | Vibration attenuating method utilizing continuously variable semiactive damper |
US4921272A (en) * | 1989-02-10 | 1990-05-01 | Lord Corporation | Semi-active damper valve means with electromagnetically movable discs in the piston |
US4993523A (en) * | 1989-02-10 | 1991-02-19 | Lord Corporation | Fluid circuit for semiactive damper means |
US4936425A (en) * | 1989-02-10 | 1990-06-26 | Lord Corporation | Method of operating a vibration attenuating system having semiactive damper means |
GB2229789B (en) * | 1989-03-16 | 1992-08-05 | Topexpress Ltd | Improved methods and apparatus for the active control of vibration |
DE4007443A1 (de) * | 1989-03-16 | 1991-09-12 | Topexpress Ltd | Aktive vibrationssteuerung |
GB2229511B (en) * | 1989-03-16 | 1993-11-10 | Topexpress Ltd | Active vibration control |
US4898264A (en) * | 1989-04-03 | 1990-02-06 | Lord Corporation | Semiactive damper with motion responsive valve means |
GB2230920B (en) * | 1989-04-25 | 1993-12-22 | Topexpress Ltd | Active sound and/or vibration control |
US5255764A (en) * | 1989-06-06 | 1993-10-26 | Takafumi Fujita | Active/passive damping apparatus |
US5109939A (en) * | 1989-07-25 | 1992-05-05 | Richard Conaway | Vibration dampening suspension device for the cab of a truck vehicle |
US4989684A (en) * | 1989-07-25 | 1991-02-05 | Richard Conaway | Suspension device for the cab of a truck vehicle |
US5000415A (en) * | 1989-11-08 | 1991-03-19 | Newport Corporation | Active vibration isolation systems |
JP2806438B2 (ja) * | 1990-04-06 | 1998-09-30 | ダイセル化学工業株式会社 | 配管の漏れ止め修理方法 |
JP2930363B2 (ja) * | 1990-04-10 | 1999-08-03 | 三菱重工業株式会社 | 制振装置 |
US4987598A (en) * | 1990-05-03 | 1991-01-22 | Nelson Industries | Active acoustic attenuation system with overall modeling |
SU1765571A1 (ru) * | 1990-05-31 | 1992-09-30 | Московский Институт Электронного Машиностроения | Устройство дл амортизации |
JPH0434538U (ja) * | 1990-07-18 | 1992-03-23 | ||
FR2675559B1 (fr) * | 1991-04-16 | 1993-08-27 | Mecanique Magnetique Sa | Amortisseur de vibrations hybride a vibrateur magnetique actif. |
JPH04339019A (ja) * | 1991-05-15 | 1992-11-26 | Toyota Motor Corp | 防振装置 |
JPH05238435A (ja) * | 1991-07-09 | 1993-09-17 | Mitsubishi Motors Corp | 車両用キャブサスペンション装置 |
US5174552A (en) * | 1991-10-15 | 1992-12-29 | Lord Corporation | Fluid mount with active vibration control |
JPH05149379A (ja) * | 1991-11-29 | 1993-06-15 | Takenaka Komuten Co Ltd | アクテイブ除振装置 |
JPH05222863A (ja) * | 1992-02-14 | 1993-08-31 | Kajima Corp | 構造物の振動制御装置 |
DE69211715T2 (de) * | 1992-04-07 | 1997-02-06 | Volvo Ab | Dämpfendes und abgefedertes aufhängungssystem |
JPH05346136A (ja) * | 1992-04-14 | 1993-12-27 | Bridgestone Corp | 防振装置 |
DE4223037A1 (de) * | 1992-07-14 | 1994-01-20 | Iveco Magirus | Aktive Fahrzeugfederung, insbesondere Fahrerhausfederung eines Nutzfahrzeuges |
US5253853A (en) * | 1992-09-15 | 1993-10-19 | Applied Power Inc. | Vibration dampening device |
JPH06107242A (ja) * | 1992-09-29 | 1994-04-19 | Isuzu Motors Ltd | キヤブの姿勢制御装置 |
US5456341A (en) * | 1993-04-23 | 1995-10-10 | Moog Inc. | Method and apparatus for actively adjusting and controlling a resonant mass-spring system |
US5374025A (en) * | 1993-06-28 | 1994-12-20 | Alliedsignal Inc. | Fluidic vibration cancellation actuator and method |
US5390121A (en) * | 1993-08-19 | 1995-02-14 | Lord Corporation | Banded on-off control method for semi-active dampers |
-
1994
- 1994-04-04 US US08/223,256 patent/US5660255A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-02-23 IL IL112765A patent/IL112765A/en not_active IP Right Cessation
- 1995-03-07 KR KR1019950005026A patent/KR0162280B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1995-03-10 JP JP05162795A patent/JP3729888B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1995-04-03 CA CA002146200A patent/CA2146200A1/en not_active Abandoned
- 1995-04-03 EP EP95302223A patent/EP0676558B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-04-03 DE DE69509819T patent/DE69509819T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-04-04 BR BR9501432A patent/BR9501432A/pt not_active Application Discontinuation
-
1997
- 1997-05-02 US US08/850,045 patent/US5823307A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105094165A (zh) * | 2015-08-24 | 2015-11-25 | 华中科技大学 | 一种Stewart主动平台和基于Stewart主动平台的振动抑制方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69509819D1 (de) | 1999-07-01 |
EP0676558A1 (en) | 1995-10-11 |
CA2146200A1 (en) | 1995-10-05 |
DE69509819T2 (de) | 2000-01-13 |
JPH0854039A (ja) | 1996-02-27 |
EP0676558B1 (en) | 1999-05-26 |
KR0162280B1 (ko) | 1998-12-01 |
IL112765A0 (en) | 1995-05-26 |
IL112765A (en) | 1998-03-10 |
US5823307A (en) | 1998-10-20 |
US5660255A (en) | 1997-08-26 |
BR9501432A (pt) | 1995-12-19 |
KR950033751A (ko) | 1995-12-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3729888B2 (ja) | 剛性アクチュエータ能動振動絶縁装置 | |
US7726452B2 (en) | Systems and methods for active vibration damping | |
US5000415A (en) | Active vibration isolation systems | |
US4796873A (en) | Active vibration isolation system | |
US4615504A (en) | Anti-vibration device | |
US4643385A (en) | Anti-vibration system | |
EP0487637B1 (en) | Vibration isolation system | |
Beard et al. | Practical product implementation of an active/passive vibration isolation system | |
JP2007522393A (ja) | 慣性基準質量としてペイロードを使用するアクティブ振動絶縁のためのアクチュエータ配置 | |
US5011108A (en) | Active mounts | |
JP2007510865A (ja) | 振動感受機器用の試験プラットフォーム | |
WO2009139628A1 (en) | A vibration sensor and a system to isolate vibrations | |
JP4157393B2 (ja) | 除振装置 | |
EP0103188B1 (en) | Improved shock and vibration isolation system | |
KR100870108B1 (ko) | 보이스코일모터를 사용한 능동수동제진기 | |
US4328941A (en) | Shock and vibration isolation system | |
Anderson et al. | Ultraquiet platform for active vibration isolation | |
Sandercock | A dynamic antivibration system | |
Arling et al. | Six degree of freedom fine motion positioning stage based on magnetic levitation | |
JP2004138523A (ja) | アクティブ防振システムの加速度検出装置 | |
Kang | Optimal feedforward control of active magnetic bearing system subject to base motion | |
JPH06200978A (ja) | アクティブ振動絶縁装置 | |
Bester et al. | Line-of-sight stabilization of an optical instrument using gained magnetostrictive actuators | |
Preumont | Electromechanical systems | |
Herdic et al. | Hybrid Actuator for 3-Axis Control |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050825 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051005 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081014 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091014 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101014 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101014 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111014 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121014 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121014 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131014 Year of fee payment: 8 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |