JP3883811B2

JP3883811B2 - Device using active vibration isolator

Info

Publication number: JP3883811B2
Application number: JP2001005498A
Authority: JP
Inventors: 昌典斎藤; 一樹佐藤; 設治篠田
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2021-01-12
Also published as: JP2002213521A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転体の主軸の軸受に磁気軸受装置を用いた機械装置を除振台テーブルに搭載したアクティブ除振装置を用いる装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
除振装置の除振台テーブルに搭載される機械装置には、高真空を必要とする電子顕微鏡や半導体検査装置や半導体製造装置があり、これらの装置は半導体ウエハの加工処理や製造過程において真空ポンプで真空にし、且つ振動の除去を必要とする。高真空を発生するための手段として、例えば高速回転するロータ（回転翼）を回転体磁気軸受装置で浮上支持するターボ分子ポンプを使用している。
【０００３】
上記回転体磁気軸受装置は低周波領域の剛性が弱い傾向があり、該回転体磁気軸受装置を除振台装置の除振台テーブルに搭載すると、除振装置の除振台テーブルを支持する弾性バネの固有振動数（１〜１０Ｈｚ）と重なり、剛性が著しく低下するおそれがある。その結果、ロータが触れ廻ったり、接触し、振動を嫌う機械装置を加振する結果となり、非接触の浮上支持が特徴の磁気軸受としてのメリットがなくなるばかりか、このように振動を嫌う機械装置を加振することがあった。
【０００４】
このため、図１に示すように、振動を減衰できるゴム製のベローズ１を介して高速回転するロータを磁気軸受装置で浮上支持するターボ分子ポンプ２を機台３に設置していたが、ターボ分子ポンプ２のロータが異常に振れ回った場合に発生する応力に耐え得る強度を確保しなければならないという問題がある。また、この問題に対処するためベローズ１の強度を増せばベローズ１の振動減衰作用が損なわれるという問題がある。
【０００５】
振動を極度に嫌う電子顕微鏡、半導体製造装置等の機械装置は、空気バネ、又はゴムを用いた受動制御型の除振装置に代わり、除振台テーブルの重量の大部分を弾性バネで支持すると共に、電磁アクチュエータの制御で振動を除去するように構成されたアクティブ除振装置がある。図２はこの種のアクティブ除振装置の概略構成を示す図である。アクティブ除振装置１０は、除振台ベース１１と除振台テーブル１２を具備し、除振台テーブル１２は除振台ベース１１上に設置された空気バネ等の弾性バネ１３で支持されている。除振台ベース１１と除振台テーブル１２の間には電磁アクチュエータ１４が配置され、該電磁アクチュエータ１４をアクティブ除振制御装置１５で制御して振動を除去するようになっている。なお、１６は除振台テーブル１２の振動を検出する振動センサである。
【０００６】
図３はアクティブ除振制御装置１５の構成例を示す図である。アクティブ除振制御装置１５は振動検出手段１５−１、位置検出手段１５−２及び除振制御演算手段１５−３を具備する。振動検出手段１５−１は振動センサ１６の出力を補償し、その出力を除振制御演算手段１５−３に出力する。位置検出手段１５−２は除振台テーブルの変位を検出する変位センサ１７（電磁アクチュエータ１４内に内蔵）の出力を補償し、その出力を除振制御演算手段１５−３に出力する。
【０００７】
除振制御演算手段１５−３は振動検出手段１５−１及び位置検出手段１５−２の出力を加算演算し除振台テーブル１２の振動を除去するための除振制御信号を得て、電磁アクチュエータ１４に出力する。ここで振動センサ１６及び振動検出手段１５−１を通るループＬ１を絶対系フィードバックループといい、変位センサ１７及び位置検出手段１５−２を通るループＬ２を相対系フィードバックループという。
【０００８】
図４は従来の回転体磁気軸受制御装置の構成例を示す図である。回転体磁気軸受制御装置２０は回転体変位検出手段２１、回転体位相補償回路２２及び回転体磁気軸受制御出力手段２３を具備する。回転体変位検出手段２１は回転体磁気軸受３０の回転体３１の変位を検出する回転体変位センサ３２の変位検出出力から回転体３１の変位を検出する。該回転体変位センサ３２の出力は回転体変位検出手段２１に出力され、変位検出信号に変換される。該変位検出信号は回転体位相補償回路２２で位相補償及び増幅され、回転体磁気軸受制御出力手段２３に出力され、該回転体磁気軸受制御出力手段２３から回転体磁気軸受３０を構成する磁気コイル３３に駆動電流を通電する。これを相対系フィードバックループＬと言う。
【０００９】
上記アクティブ除振装置の除振台テーブル上に回転体の軸受に磁気軸受装置を用いた機械装置を搭載する場合は、低周波数領域の剛性が弱い点と、除振台テーブル１２を支持する弾性バネ１３の固有振動数と重なり不安定制御になる。そこで、磁気軸受装置の低周波数領域の剛性を改善するために困難な開発を試みたり、別途にセンサと制御機器を設けて対応していた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、アクティブ除振装置の振動センサ及び振動検出手段を通る絶対系の制御ループを流用することにより、磁気軸受装置を安価で安定して制御できるアクティブ除振装置を用いる装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、回転体を具備し該回転体の主軸を磁気軸受装置で浮上支持する機械装置をアクティブ除振装置の除振台テーブルに搭載したアクティブ除振装置を用いる装置であって、磁気軸受装置は、相対系の変位制御ループで制御される磁気軸受装置であり、アクティブ除振装置は、除振台テーブルを除振ベースに支持する弾性バネと、該除振台テーブルと該除振ベースの間に配置され該除振台テーブルを電磁石によって除振制御する電磁アクチュエータと、該除振台テーブルの振動を検出する振動センサと、該振動センサの出力を補償する除振検出手段と、除振台テーブルの変位を検出する変位センサと、該変位センサの出力を補償する位置検出手段と、除振検出手段の出力と位置検出手段の出力を加算演算し除振制御信号を得る除振制御演算手段を具備し、該除振制御演算手段からの除振制御信号で前記電磁アクチュエータと駆動するように構成し、除振検出手段の出力を磁気軸受装置の相対系の変位制御ループに加算手段を介して加算するように構成したことを特徴とする。
【００１２】
上記のように除振検出手段の出力、即ちアクティブ除振装置の絶対系の制御ループ信号を磁気軸受装置の相対系の変位の制御ループに加算手段を介して加算することにより、安価で安定した制御が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図５及び図６は本発明に係るアクティブ除振装置を用いる装置の構成例を示す図で、図５は全体構成を、図６は一部構成をそれぞれ示す。１０はアクティブ除振装置であり、該アクティブ除振装置１０は除振台設置床４１面上に設けられた機械装置架台４２上に設置されている。アクティブ除振装置１０上には機械装置４３が搭載されている。該機械装置４３は図６に示すように、例えばターボ分子ポンプ等の回転機械装置４４を具備し、該回転機械装置４４は後に詳述するような回転体主軸が磁気軸受で浮上支持されるようになっている。
【００１４】
図７はアクティブ除振装置１０の電磁アクチュエータ１４の構成例を示す図で、電磁アクチュエータ１４は可動部１４−１と固定部１４−２を具備し、固定部１４−２には水平方向磁気コイル（ラジアル磁気コイル）１４−３及び鉛直方向磁気コイル（アキシャル磁気コイル）１４−４が設けられ、更に水平方向変位センサ１７ａ及び鉛直方向変位センサ１７ｂからなる変位センサ１７が設けられている。可動部１４−１は除振台テーブル１２に固定され、固定部１４−２は除振台ベース１１に固定される。電磁アクチュエータ１４の水平方向磁気コイル１４−３及び鉛直方向磁気コイル１４−４はアクティブ除振制御装置１５により制御され、除振台テーブル１２の振動を除去するようになっている。
【００１５】
図８は回転機械装置（ここではターボ分子ポンプを示す）４４の断面構成を示す図である。回転機械装置は回転体（回転翼）３１を具備し、該回転体３１の主軸３１ａは水平方向磁気コイル（アキシャル磁気コイル）３３ａ及び鉛直方向磁気コイル（ラジアル磁気コイル）３３ｂからなる磁気コイル３３（図９参照）を具備する回転体磁気軸受３０により浮上支持されている。水平方向磁気コイル３３ａ及び鉛直方向磁気コイル３３ｂが設けられた静止体３５は図６に示すように除振台テーブル１２に搭載された機械装置４３のケーシング４３ａに固定されている。なお図８において、３６は回転駆動用モータコイルである。
【００１６】
また、静止体３５には回転体３１の変位を検出する水平方向変位センサ（ラジアル変位センサ）３２ａ及び鉛直方向変位センサ（アキシャル変位センサ）３２ｂを具備する回転体変位センサ３２（図９参照）が設けられている。回転体磁気軸受３０の水平方向磁気コイル３３ａ及び鉛直方向磁気コイル３３ｂからなる磁気コイル３３は後に詳述するように回転体磁気軸受制御装置２０’により駆動制御され、回転体３１を所定位置に浮上支持するようになっている。
【００１７】
図９は回転体磁気軸受制御装置２０’及びアクティブ除振制御装置１５の構成例を示す図である。回転体磁気軸受制御装置２０’は、回転体変位検出手段２１、回転体位相補償回路２２及び回転体磁気軸受制御出力手段２３を具備する相対系の変位制御ループＬの回転体位相補償回路２２と回転体磁気軸受制御出力手段２３の間に加算手段２４を設けている。回転体変位検出手段２１は回転体磁気軸受３０の回転体３１の変位を検出する回転体変位センサ３２（図８の水平方向変位センサ３２ａ、鉛直方向変位センサ３２ｂ）の変位検出出力から回転体３１の変位（水位方向変位、鉛直方向変位）を検出する。
【００１８】
回転体変位センサ３２の出力は回転体変位検出手段２１で変位検出信号に変換され、該変位検出信号は回転体位相補償回路２２で位相補償及び増幅され、加算手段２４で後述するようにアクティブ除振制御装置１５の出力、即ちアクティブ除振制御装置１５の絶対系の制御ループ信号を加算し、回転体磁気軸受制御出力手段２３に出力し、該回転体磁気軸受制御出力手段２３から回転体磁気軸受３０を構成する磁気コイル３３に駆動電流を通電する。
【００１９】
アクティブ除振制御装置１５は、図３と同様、振動検出手段１５−１、位置検出手段１５−２及び除振制御演算手段１５−３を具備する。振動検出手段１５−１は振動センサ１６の出力を補償し、その出力を除振制御演算手段１５−３に出力する。位置検出手段１５−２は除振台テーブルの変位を検出する変位センサ１７（電磁アクチュエータ１４内に内蔵）の出力を補償し、その出力を除振制御演算手段１５−３に出力する。除振制御演算手段１５−３は振動検出手段１５−１及び位置検出手段１５−２の検出信号から除振台テーブル１２の振動を除去するための除振制御信号を得るための除振制御演算を行い、電磁アクチュエータ１４の水平方向磁気コイル１４−３及び鉛直方向磁気コイル１４−４（図７参照）に駆動制御電流を通電し除振台テーブルの振動を除去する。
【００２０】
図１０は回転体磁気軸受制御装置２０’の変位検出例を示す図である。回転体３１が機械的中心に位置している場合は、Ｘ軸方向における回転体３１と変位センサ３２ａ（＋Ｘ）との間隔Ｇａｐ（＋）及び回転体３１と変位センサ３２ａ（−Ｘ）との間隔Ｇａｐ（−）が等しくなる。この時、回転体変位検出手段２１のＸ軸方向検出出力は０電位となり、回転体３１が変位センサ３２ａ（＋Ｘ）側に寄れば間隔Ｇａｐ（＋）と間隔Ｇａｐ（−）の差に比例した変位検出信号が得られる。変位センサ３２ａ（＋Ｙ）と変位センサ３２ａ（−Ｙ）を有するＹ軸方向も同様である。また、図示は省略するが鉛直方向の変位を検出する場合も同様である。
【００２１】
図５に示すようにアクティブ除振装置１０の除振台テーブル１２上に磁気軸受装置を用いた回転機械装置４４を搭載すると、磁気軸受の低周波領域の剛性が弱い点と、除振台テーブル１２を支持する弾性バネ１３の固有周波数とが重なり不安定な制御となるが、ここでは図９に示すようにアクティブ除振制御装置１５の振動検出手段１５−１の出力、即ちアクティブ除振装置１５の絶対系の制御ループＬ１の信号を回転体磁気軸受制御装置２０’の相対系の変位の制御ループＬに加算手段２４を介して加算することにより、別途センサや制御機器を設けることなく、回転体磁気軸受３０の安定した制御が可能となる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明によれば下記のような優れた効果が得られる。
【００２３】
請求項１に記載の発明によれば、除振検出手段の出力、即ちアクティブ除振装置の絶対系の制御ループ信号を磁気軸受装置の相対系の変位の制御ループに加算手段を介して加算することにより、別途センサや制御機器を設けることなく、安価で安定した制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のベローズを用いてターボ分子ポンプを取り付ける装置の構成例を示す図である。
【図２】従来のアクティブ除振装置の概略構成例を示す図である。
【図３】従来のアクティブ除振制御装置の構成を示す図である。
【図４】従来の回転体磁気軸受制御装置の構成例を示す図である。
【図５】本発明に係るアクティブ除振装置を用いる装置構成例を示す図である。
【図６】図５に示す装置の一部構成を示す図である。
【図７】本発明に係るアクティブ除振装置の電磁アクチュエータの構成例を示す図である。
【図８】本発明に係るアクティブ除振装置に搭載する回転機械装置の構成例を示す図である。
【図９】本発明に係るアクティブ除振装置の制御装置の構成例を示す図である。
【図１０】回転体磁気軸受制御装置の回転体の変位検出例を示す図である。
【符号の説明】
１０アクティブ除振装置
１１除振台ベース
１２除振台テーブル
１３弾性バネ
１４電磁アクチュエータ
１４−１可動部
１４−２固定部
１４−３水平方向磁気コイル
１４−４鉛直方向磁気コイル
１５アクティブ除振制御装置
１５−１振動検出手段
１５−２位置検出手段
１５−３除振制御演算手段
１６振動センサ
１７変位センサ
２０’ 回転体磁気軸受制御装置
２１回転体変位検出手段
２２回転体位相補償回路
２３回転体磁気軸受制御出力手段
２４加算手段
３０回転体磁気軸受
３１回転体
３２回転体変位センサ
３３磁気コイル
３５静止体
３６回転駆動用モータコイル
４１除振台設置床
４２機械装置架台
４３機械装置
４４回転機械装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus using an active anti-vibration apparatus equipped with a mechanical apparatus using a magnetic bearing device on the bearing of the main shaft of the rotating body vibration isolation table table.
[0002]
[Prior art]
The mechanical devices mounted on the vibration isolation table of the vibration isolation device include an electron microscope , a semiconductor inspection device, and a semiconductor manufacturing device that require a high vacuum, and these devices are vacuum in the processing and manufacturing processes of semiconductor wafers. The pump is evacuated and vibrations need to be removed. As a means for generating a high vacuum, for example, a turbo molecular pump is used in which a rotor (rotary blade) that rotates at high speed is levitated and supported by a rotating magnetic bearing device.
[0003]
The rotating body magnetic bearing device tends to have low rigidity in the low frequency region, and when the rotating body magnetic bearing device is mounted on the vibration isolation table of the vibration isolation table device, the elastic body supporting the vibration isolation table of the vibration isolation device is supported. It may overlap with the natural frequency (1-10 Hz) of the spring, and the rigidity may be significantly reduced. As a result, the rotor touches and touches and vibrates a mechanical device that dislikes vibration, which not only eliminates the merit as a magnetic bearing characterized by non-contact floating support, but also dislikes vibration in this way. Was sometimes shaken.
[0004]
For this reason, as shown in FIG. 1, a turbo molecular pump 2 that floats and supports a rotor that rotates at high speed via a rubber bellows 1 capable of damping vibrations is installed in a machine base 3. There is a problem that it is necessary to secure a strength capable of withstanding the stress generated when the rotor of the molecular pump 2 swings abnormally. In addition, if the strength of the bellows 1 is increased to cope with this problem, the vibration damping action of the bellows 1 is impaired.
[0005]
Mechanical devices such as electron microscopes and semiconductor manufacturing devices that are extremely hated of vibration support most of the weight of the vibration isolation table with elastic springs instead of passive control type vibration isolation devices using air springs or rubber. In addition, there is an active vibration isolator configured to remove vibration by controlling an electromagnetic actuator. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of this type of active vibration isolator. The active vibration isolation device 10 includes a vibration isolation table base 11 and a vibration isolation table 12, and the vibration isolation table 12 is supported by an elastic spring 13 such as an air spring installed on the vibration isolation table base 11. . An electromagnetic actuator 14 is disposed between the vibration isolation table base 11 and the vibration isolation table 12. The electromagnetic actuator 14 is controlled by an active vibration isolation control device 15 so as to remove vibration. Reference numeral 16 denotes a vibration sensor that detects vibration of the vibration isolation table 12.
[0006]
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the active vibration isolation control device 15. The active vibration isolation control device 15 includes vibration detection means 15-1, position detection means 15-2, and vibration isolation control calculation means 15-3. The vibration detection means 15-1 compensates the output of the vibration sensor 16, and outputs the output to the vibration isolation control calculation means 15-3. The position detection means 15-2 compensates the output of the displacement sensor 17 (built in the electromagnetic actuator 14) for detecting the displacement of the vibration isolation table and outputs the output to the vibration isolation control calculation means 15-3.
[0007]
The anti-vibration control calculating means 15-3 adds the outputs of the vibration detecting means 15-1 and the position detecting means 15-2 and obtains an anti-vibration control signal for removing the vibration of the anti-vibration table 12, and the electromagnetic actuator 14 for output. Here, the loop L1 passing through the vibration sensor 16 and the vibration detection means 15-1 is referred to as an absolute system feedback loop, and the loop L2 passing through the displacement sensor 17 and the position detection means 15-2 is referred to as a relative system feedback loop.
[0008]
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a conventional rotating body magnetic bearing control device. The rotating body magnetic bearing control device 20 includes a rotating body displacement detecting means 21, a rotating body phase compensation circuit 22, and a rotating body magnetic bearing control output means 23. The rotating body displacement detecting means 21 detects the displacement of the rotating body 31 from the displacement detection output of the rotating body displacement sensor 32 that detects the displacement of the rotating body 31 of the rotating body magnetic bearing 30. The output of the rotating body displacement sensor 32 is output to the rotating body displacement detection means 21 and converted into a displacement detection signal. The displacement detection signal is phase compensated and amplified by the rotating body phase compensation circuit 22, and is output to the rotating body magnetic bearing control output means 23. The magnetic coil constituting the rotating body magnetic bearing 30 from the rotating body magnetic bearing control output means 23. A drive current is applied to 33. This is called a relative feedback loop L.
[0009]
When a mechanical device using a magnetic bearing device as a bearing of a rotating body is mounted on the vibration isolation table of the active vibration isolation device, the rigidity in the low frequency region is weak and the elasticity that supports the vibration isolation table 12 Overlap with the natural frequency of the spring 13 results in unstable control. Therefore, it has been difficult to try to improve the rigidity of the magnetic bearing device in the low frequency region, or a separate sensor and control device have been provided.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above points, and by utilizing an absolute control loop passing through the vibration sensor and vibration detection means of the active vibration isolator, the active magnetic bearing device can be controlled stably at low cost. An object of the present invention is to provide an apparatus using a vibration isolation device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, an invention according to claim 1 is directed to an active vibration removal device in which a mechanical device that includes a rotating body and levitates and supports a main shaft of the rotating body by a magnetic bearing device is mounted on a vibration isolation table of an active vibration isolation device. A magnetic bearing device is a magnetic bearing device controlled by a relative displacement control loop , and an active vibration isolation device includes an elastic spring that supports a vibration isolation table on a vibration isolation base. an electromagnetic actuator for controlling vibration damping by 該除vibration table table and該除vibration base arranged between the electromagnets the anti-vibration table table, a vibration sensor for detecting vibration of the vibration isolation table table of the vibration sensors An anti-vibration detecting means for compensating the output, a displacement sensor for detecting the displacement of the anti-vibration table, a position detecting means for compensating the output of the displacement sensor, an output of the anti-vibration detecting means, and an output of the position detecting means are added. Calculated equipped with anti-vibration control operation unit to obtain a vibration isolation control signal, and configured to drive said electromagnetic actuator in the vibration isolation control signal from該除vibration control operation unit, a magnetic bearing and the output of the vibration isolation detection means The present invention is characterized in that the addition is made via an adding means to the displacement control loop of the relative system of the apparatus.
[0012]
As described above, the output of the vibration isolation detection means, that is, the control loop signal of the absolute system of the active vibration isolation device is added to the control loop of the relative system displacement of the magnetic bearing device through the addition means, thereby being inexpensive and stable. Control becomes possible.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 5 and 6 are diagrams showing a configuration example of an apparatus using the active vibration isolator according to the present invention. FIG. 5 shows an overall configuration, and FIG. 6 shows a partial configuration. Reference numeral 10 denotes an active vibration isolator, and the active vibration isolator 10 is installed on a mechanical device stand 42 provided on the surface of a vibration isolator mounting floor 41. A mechanical device 43 is mounted on the active vibration isolator 10. As shown in FIG. 6, the mechanical device 43 includes a rotating mechanical device 44 such as a turbo molecular pump, and the rotating mechanical device 44 is configured such that the rotating body main shaft is levitated and supported by a magnetic bearing as described in detail later. It has become.
[0014]
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the electromagnetic actuator 14 of the active vibration isolator 10. The electromagnetic actuator 14 includes a movable portion 14-1 and a fixed portion 14-2, and the fixed portion 14-2 includes a horizontal magnetic coil. A (radial magnetic coil) 14-3 and a vertical magnetic coil (axial magnetic coil) 14-4 are provided, and a displacement sensor 17 including a horizontal displacement sensor 17a and a vertical displacement sensor 17b is further provided. The movable part 14-1 is fixed to the vibration isolation table 12 and the fixed part 14-2 is fixed to the vibration isolation base 11. The horizontal direction magnetic coil 14-3 and the vertical direction magnetic coil 14-4 of the electromagnetic actuator 14 are controlled by the active vibration isolation control device 15 so as to remove the vibration of the vibration isolation table 12.
[0015]
FIG. 8 is a view showing a cross-sectional configuration of a rotating machine device (here, a turbo molecular pump is shown) 44. The rotating machine device includes a rotating body (rotating blade) 31, and a main shaft 31 a of the rotating body 31 is a magnetic coil 33 (a horizontal magnetic coil (axial magnetic coil) 33 a and a vertical magnetic coil (radial magnetic coil) 33 b. It is levitated and supported by a rotating magnetic bearing 30 having a structure shown in FIG. The stationary body 35 provided with the horizontal magnetic coil 33a and the vertical magnetic coil 33b is fixed to the casing 43a of the mechanical device 43 mounted on the vibration isolation table 12 as shown in FIG. In FIG. 8, reference numeral 36 denotes a rotational drive motor coil.
[0016]
Further, the stationary body 35 includes a rotating body displacement sensor 32 (see FIG. 9) having a horizontal direction displacement sensor (radial displacement sensor) 32a for detecting the displacement of the rotating body 31 and a vertical direction displacement sensor (axial displacement sensor) 32b. Is provided. The magnetic coil 33 including the horizontal magnetic coil 33a and the vertical magnetic coil 33b of the rotary magnetic bearing 30 is driven and controlled by the rotary magnetic bearing control device 20 'as described later in detail, and the rotary body 31 is floated to a predetermined position. It comes to support.
[0017]
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the rotating body magnetic bearing control device 20 ′ and the active vibration isolation control device 15. The rotating body magnetic bearing control device 20 ′ includes a rotating body phase compensation circuit 22 of a relative system displacement control loop L including a rotating body displacement detection means 21, a rotating body phase compensation circuit 22, and a rotating body magnetic bearing control output means 23; An adding means 24 is provided between the rotating body magnetic bearing control output means 23. The rotator displacement detection means 21 detects the displacement of the rotator 31 from the displacement detection output of the rotator displacement sensor 32 (horizontal displacement sensor 32a and vertical displacement sensor 32b in FIG. 8) that detects the displacement of the rotator 31 of the rotator magnetic bearing 30. Displacement (water level direction displacement, vertical direction displacement) is detected.
[0018]
The output of the rotator displacement sensor 32 is converted into a displacement detection signal by the rotator displacement detector 21, and the displacement detection signal is phase compensated and amplified by the rotator phase compensation circuit 22, and is added by the adder 24 as described later. The output of the vibration control device 15, that is, the control loop signal of the absolute system of the active vibration isolation control device 15 is added and output to the rotating body magnetic bearing control output means 23, and the rotating body magnetic bearing control output means 23 outputs the rotating body magnetism. A drive current is applied to the magnetic coil 33 constituting the bearing 30.
[0019]
As in FIG. 3, the active vibration isolation control device 15 includes vibration detection means 15-1, position detection means 15-2, and vibration isolation control calculation means 15-3. The vibration detection means 15-1 compensates the output of the vibration sensor 16, and outputs the output to the vibration isolation control calculation means 15-3. The position detection means 15-2 compensates the output of the displacement sensor 17 (built in the electromagnetic actuator 14) for detecting the displacement of the vibration isolation table and outputs the output to the vibration isolation control calculation means 15-3. The vibration isolation control calculation means 15-3 is a vibration isolation control calculation for obtaining a vibration isolation control signal for removing the vibration of the vibration isolation table 12 from the detection signals of the vibration detection means 15-1 and the position detection means 15-2. Then, a drive control current is applied to the horizontal magnetic coil 14-3 and the vertical magnetic coil 14-4 (see FIG. 7) of the electromagnetic actuator 14 to remove the vibration of the vibration isolation table.
[0020]
FIG. 10 is a diagram showing an example of displacement detection of the rotating body magnetic bearing control device 20 ′. When the rotator 31 is located at the mechanical center, the gap Gap (+) between the rotator 31 and the displacement sensor 32a (+ X) in the X-axis direction and between the rotator 31 and the displacement sensor 32a (−X). The gap Gap (−) becomes equal. At this time, the X-axis direction detection output of the rotating body displacement detecting means 21 becomes 0 potential, and is proportional to the difference between the gap Gap (+) and the gap Gap (−) when the rotating body 31 is moved to the displacement sensor 32a (+ X) side. A displacement detection signal is obtained. The same applies to the Y-axis direction having the displacement sensor 32a (+ Y) and the displacement sensor 32a (-Y). Although not shown, the same applies to the case of detecting the displacement in the vertical direction.
[0021]
As shown in FIG. 5, when a rotary machine device 44 using a magnetic bearing device is mounted on the vibration isolation table 12 of the active vibration isolation device 10, the low-frequency region rigidity of the magnetic bearing is weak, and the vibration isolation table The natural frequency of the elastic spring 13 that supports 12 overlaps and becomes unstable control. Here, as shown in FIG. 9, the output of the vibration detecting means 15-1 of the active vibration isolation control device 15, that is, the active vibration isolation device By adding the signal of the 15 absolute control loop L1 to the relative control displacement control loop L of the rotating body magnetic bearing control device 20 ′ via the adding means 24, a separate sensor or control device is not provided. Stable control of the rotating body magnetic bearing 30 is possible.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the invention, the following excellent effects can be obtained.
[0023]
According to the first aspect of the present invention, the output of the vibration isolation detecting means, that is, the control loop signal of the absolute system of the active vibration isolation device is added to the control loop of the relative system displacement of the magnetic bearing device via the adding means. Thus, inexpensive and stable control is possible without providing a separate sensor or control device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an apparatus for attaching a turbo molecular pump using a conventional bellows.
FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration example of a conventional active vibration isolator.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional active vibration isolation control device.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a conventional rotating body magnetic bearing control device.
FIG. 5 is a diagram showing an apparatus configuration example using the active vibration isolator according to the present invention.
6 is a diagram showing a partial configuration of the apparatus shown in FIG. 5;
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of an electromagnetic actuator of the active vibration isolator according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a rotary machine device mounted on an active vibration isolator according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of a control device of an active vibration isolator according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing an example of displacement detection of a rotating body of the rotating body magnetic bearing control device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Active vibration isolator 11 Vibration isolation base 12 Vibration isolation table 13 Elastic spring 14 Electromagnetic actuator 14-1 Movable part 14-2 Fixed part 14-3 Horizontal direction magnetic coil 14-4 Vertical direction magnetic coil 15 Active vibration isolation control Device 15-1 Vibration detection means 15-2 Position detection means 15-3 Anti-vibration control calculation means 16 Vibration sensor 17 Displacement sensor 20 'Rotating body magnetic bearing control device 21 Rotating body displacement detection means 22 Rotating body phase compensation circuit 23 Rotating body Magnetic bearing control output means 24 Addition means 30 Rotating body magnetic bearing 31 Rotating body 32 Rotating body displacement sensor 33 Magnetic coil 35 Stationary body 36 Motor coil 41 for rotational drive Vibration isolator installation floor 42 Mechanical device mount 43 Mechanical device 44 Rotating mechanical device

Claims

An apparatus using an active vibration isolator having a rotating body and mounting a mechanical device that floats and supports the main shaft of the rotating body with a magnetic bearing device on a vibration isolation table of the active vibration isolator,
The magnetic bearing device is a magnetic bearing device controlled by a relative displacement control loop ,
The active anti-vibration apparatus includes a resilient spring which supports the vibration isolation based on the anti-vibration table table, is disposed between the該除vibration base and該除isolation base tables vibration damping control by the electromagnet the anti-vibration table table an electromagnetic actuator, a vibration sensor for detecting vibration of the vibration isolating stand table, a vibration isolation detection means for compensating the output of said vibration sensor, a displacement sensor for detecting the displacement of the anti-vibration table table, of the displacement sensor A position detecting means for compensating the output; and an anti-vibration control calculating means for adding and calculating an output of the anti-vibration detecting means and an output of the position detecting means to obtain an anti-vibration control signal, from the anti-vibration control calculating means It is configured to drive with the electromagnetic actuator by a vibration isolation control signal ,
An apparatus using an active vibration isolation device , wherein the output of the vibration isolation detection means is added to a displacement control loop of a relative system of the magnetic bearing device via an addition means .