JP3792890B2 - 除振装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、固定台から可動台への振動の伝播を防止する除振装置に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
この種の除振装置は、例えばステッパーのような微小な振動を嫌う装置を載置する装置（台）として用いられている。このような除振装置の一種として従来、固定台と可動台との間に可撓性気密部材を介して空気室を形成し、この空気室内の加圧空気を吸排制御することにより、可動台を浮動状態に保ち、振動の伝播を防ぐという原理の装置が知られている。この装置は、一定の除振効果を発揮するが、空気室内の圧力を変化させたときの応答性、つまり可動台の動く圧力応答性に問題があった。
【０００３】
【発明の目的】
本発明は、振動情報に応じて圧力を変化させたとき、より高い応答性で作動する除振装置を得ることを目的とする。
【０００４】
【発明の概要】
本発明は従来装置の問題点についての次の認識に基づいて完成された。従来の除振装置では、単に空気室への加圧空気の供給または排気だけで可動台の位置（高さ）を制御している。ところが、空気室へ加圧空気を供給するスピード、つまり可動台を上昇させるスピードは比較的高精度に制御可能であるが、可動台を下降させるスピード、つまり排気のスピードは、高精度に制御することが困難である。このため、可動台を高い圧力応答性で動作させることができない。
【０００５】
本発明に係る第１の除振装置は、図１〜５を参照して説明すると、固定台に加わる振動が可動台へ伝播されるのを防止する除振装置において、固定台（２０）が内部に空気室形成室（２５）を備え、可動台（３０）が前記空気室形成室内に位置する可撓性気密部材支持部（３５）を備え、前記可撓性気密部材支持部の上部および下部に固定された可撓性気密部材と前記固定台と前記可動台によって形成され、上下方向に独立した少なくとも二つの空気室（５１、５２）に対して、独立して加圧空気を吸排制御する二系統の圧力制御系（鉛直制御系１、２）を設けたことを特徴としている。
また、本発明に係る第２の除振装置は、固定台に加わる振動が可動台へ伝播されるのを防止する除振装置において、前記固定台（２０）は、内部に空気室形成室（２５）を備え、前記可動台（３０）は、前記空気室形成室内に位置する可撓性気密部材支持部（３５）を備え、前記可撓性気密部材支持部の上部と前記固定台との間に設けられる第１の可撓性気密部材（４２）と、前記第１の可撓性気密部材と前記固定台と前記可動台によって囲まれる空間をシールするための第２の可撓性気密部材（４３）と、前記可撓性気密部材支持部の下部と前記固定部との間に設けられる第３の可撓性気密部材（４１）と、前記第１および第２の可撓性気密部材と前記固定台と前記可動台によって形成される第１空気室（５２）と、前記第３の可撓性気密部材と前記固定台と前記可動台によって形成される第２空気室（５１）の両空気室に対して、独立して加圧空気を吸排制御する二系統の圧力制御系（鉛直制御系１、２）とを設けたことを特徴とする。
【０００６】
これらの装置によると、可動台を上昇させようとするときには下方の空気室（５１）に、下降させようとするときには上方の空気室（５２）に、それぞれ加圧空気を供給して、上下の空気室間に速やかに圧力差を生じさせることができるので、高い圧力応答性で振動を吸収することが可能となる。
【０００７】
水平方向の振動も問題となる場合には、固定台と可動台との間にさらに、水平面方向において、可撓性気密部材を介して直交二方向に各２室ずつ計４室の水平方向空気室を形成し、これら４室の水平方向空気室に対して独立して加圧空気を吸排制御する４系統の圧力制御系を設けることができる。
【０００８】
可撓性気密部材は、各種の断面形状の弾性部材から構成することができるが、例えば、少なくとも一つの断面半円状部を有するベローズから構成することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。本発明の除振装置を図１〜図５に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る除振装置を示す、一部を切り欠いた斜視図である。図２は、図１の装置の可動台を除去した斜視図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。図５は、図１ないし図４の実施形態の制御系を示すブロック図である。
本実施形態に示す除振装置１０は、基礎１１上に固定される固定台２０と、この固定台２０に対して非接触状態で保持される可動台３０とを備えている。固定台２０と可動台３０は、実際には複数の分割部材からなるものであるが、図面では一部材として描いている。
【００１０】
ブロック状の固定台２０は、平面からなる上面２１、Ｘ、Ｙの直交二方向にそれぞれ直交する４つの外側垂直面２２を有する。この固定台２０には、その上面２１の中央部に、上端部が開放された上部中心穴２３と、この上部中心穴２３の中央に形成した縦連通穴２４とが形成され、内部に、この縦連通穴２４に通じる大径の水平方向の空気室形成室２５が形成されている。
【００１１】
一方、可動台３０は、この固定台２０の外側に位置するもので、上面２１に対向する上面壁３１と、４面の外側垂直面２２にそれぞれ対向する４面の周囲垂直壁３２を備えている。この可動台３０の中心部には、固定台２０の上部中心穴２３内に位置するベローズ支持部３３と、縦連通穴２４内に延びる垂直柱３４と、空気室形成室２５内に位置するベローズ支持円盤部３５とが一体に設けられている。
【００１２】
ベローズ支持円盤部３５には、その周縁の上下にそれぞれ、軸線を鉛直方向とした上鉛直ベローズ４１の下部周縁４１ｄと、下鉛直ベローズ４２の上部周縁４２ｕとがそれぞれ気密に固定されている。上鉛直ベローズ４１と下鉛直ベローズ４２はともに環状をなすものである。そして、この上鉛直ベローズ４１の上部周縁４１ｕと、下鉛直ベローズ４２の下部周縁４２ｄは、それぞれ固定台２０の空気室形成室２５の上側周縁と下側周縁とに気密に固定されていて、下鉛直ベローズ４２、垂直柱３４、及びベローズ支持円盤部３５により、固定台２０と可動台３０との間に、下方空気室５１が形成されている。
【００１３】
可動台３０のベローズ支持部３３と固定台２０の上部中心穴２３との間には、軸線を同じく鉛直方向とした別のシールベローズ４３が設けられている。このシールベローズ４３は、その上部周縁４３ｕが可動台３０のベローズ支持部３３周縁に気密に固定され、下部周縁４３ｄが固定台２０の上部中心穴２３周縁に固定されている。このシールベローズ４３と上述の上鉛直ベローズ４１によって、固定台２０と可動台３０との間に、上部空気室５２が形成されている。この上部空気室５２は、上述の下方空気室５１と連通することなく、独立している。
【００１４】
固定台２０と可動台３０の間には、水平方向の４個の独立した水平方向空気室５３、５４、５５、５６が形成されている。これらの水平方向空気室５３〜５６は、軸線を水平方向とした同じ水平ベローズ４４によって、固定台２０の４面の外側垂直面２２と可動台３０の４面の周囲垂直壁３２との間にそれぞれ形成されたもので、水平ベローズ４４の外側周縁４４ｏと内側周縁４４ｉは、可動台３０の周囲垂直壁３２と固定台２０の外側垂直面２２にそれぞれ気密に固定されている。
【００１５】
固定台２０には、これらの下方空気室５１と上部空気室５２に個別に連通する鉛直用空気供給穴Ｖ１、Ｖ２（図４参照）と、水平方向空気室５３〜５６に個別に連通する水平用空気供給穴Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４とが開口している。圧縮空気源６０からの圧縮空気は、図５に示すように、マニホルド６１及び分岐流路６２〜６７を介してこれらの水平用空気供給穴Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４と、鉛直用空気供給穴Ｖ１、Ｖ２に供給される。分岐流路６２〜６７にはそれぞれ、水平制御系１、２、３、４及び鉛直制御系１、２が設けられていて、下方空気室５１、上部空気室５２、及び水平方向空気室５３〜５６の圧力がこれら制御系によって個別に制御される。
【００１６】
各ベローズ４１、４２、４３、４４は、径を除いて基本的形状が同一であり、いずれも、高圧側から低圧側に膨らんだ断面半円状部を軸線方向に二つ接続した形状をしている。
【００１７】
固定台２０と可動台３０との間には、上下方向の最大接近位置と最大離隔位置を決定するストッパピン２８が設けられている。水平面内のＸ方向、Ｙ方向にも同様のストッパピン（ストッパ部材）が設けられる。
【００１８】
上記構成の本装置は従って、可動台３０と可動台３０上に載置される装置の重量を考慮した上で、鉛直制御系１を介して下方空気室５１に及ぼされる圧力に基づいて可動台３０に与えられる上昇力と、及び鉛直制御系２を介して上部空気室５２に及ぼされる圧力に基づいて可動台３０に与えられる下降力とによって、可動台３０の上下方向の位置が制御される。可動台３０の上下方向の位置が、下方空気室５１と上部空気室５２の正圧の圧力差、及び両室の受圧面積によって決定されるため、より応答性高く、可動台３０の上下方向の位置を制御することが可能であり、固定台２０から可動台３０への振動の伝播を防ぐことができる。
【００１９】
同様に、可動台３０のＸ方向の位置は、水平制御系１、２及び水平用空気供給穴Ｈ１、Ｈ２を介して、水平方向空気室５３と５４に及ぼされる圧力の大小関係によって決定され、Ｙ方向の位置は、水平制御系３、４及び水平用空気供給穴Ｈ３、Ｈ４を介して、水平方向空気室５５と５６に及ぼされる圧力の大小関係によって決定される。よって、可動台３０の水平方向の位置も同様に精密に制御できる。
【００２０】
図示実施形態では、下方空気室５１と上方空気室５２はそれぞれ一つの室からなっているが、これらをそれぞれ複数に分割し、各分割室への独立した圧力制御系を設けることも可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明の除振装置によれば、固定台から可動台に伝播されようとする振動を高い圧力応答性で除去できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による除振台の一実施形態を示す、一部を切り欠いた斜視図である。
【図２】可動台を除去した斜視図である。
【図３】図１のIII −III 線に沿う断面図である。
【図４】図２のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】図１ないし図４の実施形態の制御系を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ 除振装置
１１ 基礎
２０ 固定台
２１ 上面
２２ 外側垂直面
２３ 上部中心穴
２４ 縦連通穴
２５ 空気室形成室
２８ ストッパピン
３０ 可動台
３１ 上面壁
３２ 周囲垂直壁
３３ ベローズ支持部
３４ 垂直柱
３５ ベローズ支持円盤部
４１ 上鉛直ベローズ
４２ 下鉛直ベローズ
４３ シールベローズ
４４ 水平ベローズ
５１ 下方空気室
５２ 上方空気室
５３ ５４ ５５ ５６ 水平方向空気室

Claims (3)

1. 固定台に加わる振動が可動台へ伝播されるのを防止する除振装置において、
   前記固定台（２０）は、内部に空気室形成室（２５）を備え、
   前記可動台（３０）は、前記空気室形成室内に位置する可撓性気密部材支持部（３５）を備え、
   前記可撓性気密部材支持部の上部および下部に固定された可撓性気密部材と前記固定台と前記可動台によって形成され、上下方向に独立した少なくとも二つの空気室に対して、独立して加圧空気を吸排制御する二系統の圧力制御系を設けたことを特徴とする除振装置。
2. 請求項１記載の除振装置において、固定台と可動台との間には、水平面方向において、可撓性気密部材を介して直交二方向に各２室ずつ計４室の水平方向空気室が形成されており、これら４室の水平方向空気室に対して独立して加圧空気を吸排制御する４系統の圧力制御系が備えられている除振装置。
3. 固定台に加わる振動が可動台へ伝播されるのを防止する除振装置において、
   前記固定台（２０）は、内部に空気室形成室（２５）を備え、
   前記可動台（３０）は、前記空気室形成室内に位置する可撓性気密部材支持部（３５）を備え、
   前記可撓性気密部材支持部の上部と前記固定台との間に設けられる第１の可撓性気密部材（４２）と、
   前記第１の可撓性気密部材と前記固定台と前記可動台によって囲まれる空間をシールするための第２の可撓性気密部材（４３）と、
   前記可撓性気密部材支持部の下部と前記固定部との間に設けられる第３の可撓性気密部材（４１）と、
   前記第１および第２の可撓性気密部材と前記固定台と前記可動台によって形成される第１空気室（５２）と、前記第３の可撓性気密部材と前記固定台と前記可動台によって形成される第２空気室（５１）の両空気室に対して、独立して加圧空気を吸排制御する二系統の圧力制御系と
   を設けたことを特徴とする除振装置。

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