JP4727151B2 - Vibration isolation method and apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、正のバネ特性を有する支持機構と並列に、正のバネ特性を有する支持機構と負のバネ特性を有する支持機構を直列に接続した支持機構を配置してなる除振方法およびその装置に関するものである。   The present invention relates to a vibration isolation method in which a support mechanism in which a support mechanism having a positive spring characteristic and a support mechanism having a negative spring characteristic are connected in series with a support mechanism having a positive spring characteristic, and its It relates to the device.

現在、半導体デバイス製造システムや極微小領域計測システム等では、急速に高精度化、高性能化してきており、これらのシステムでは、振動等の外乱を除去する除振、除振装置の重要性が増大している。除振装置で除去すべき振動外乱は、設置床からの振動に起因する地動外乱と、装置のバネ上に入力される直動外乱とに大別でき、前者には低剛性の機構が適しており、後者には高剛性の機構が適している。図２０（Ａ）は、地動外乱を絶縁して除振する従来のパッシブ除振システムを示すのもので、床３６からの振動伝達率を低くするためにバネ特性ｋを小さくしてバネ剛性を小さくすると、除振テーブル３２（質量ｍ）上の質量変化Δｍや除振テーブル３２に作用する荷重の変化等のバネ上での外乱に対して弱くなってしまう。逆に、バネ上での外乱に対してはある程度バネ剛性を大きくする必要がある。このような外乱吸収のための低剛性機構と、位置、姿勢保持のための高剛性機構という相反する特性が要求される。   Currently, semiconductor device manufacturing systems and ultra-small area measurement systems are rapidly increasing in precision and performance, and in these systems, the importance of vibration isolation and vibration isolation devices that remove disturbances such as vibration is important. It is increasing. Vibration disturbances to be removed by the vibration isolation device can be broadly classified into ground disturbances caused by vibrations from the installation floor and linear motion disturbances that are input on the springs of the device. For the latter, a highly rigid mechanism is suitable. FIG. 20 (A) shows a conventional passive vibration isolation system that insulates and isolates ground disturbances. In order to reduce the vibration transmissibility from the floor 36, the spring characteristic k is reduced to reduce the spring rigidity. If it is made smaller, it becomes weak against disturbance on the spring such as a mass change Δm on the vibration isolation table 32 (mass m) and a load change acting on the vibration isolation table 32. On the contrary, it is necessary to increase the spring rigidity to some extent against disturbance on the spring. The contradictory characteristics of such a low-rigidity mechanism for absorbing disturbance and a high-rigidity mechanism for maintaining position and posture are required.

図２０（Ｂ）に示すように、一般に、正のバネ特性ｋ1 、ｋ2 を有する２つのバネ３５−１、３５−２を直列に結合して１つの除振機構を構成すると、そのバネ特性は次式で求められる。
ｋc ＝ｋ1 ｋ2 ／（ｋ1 ＋ｋ2 ） （１）
つまり、通常の正のバネ特性を有するバネを直列に結合すると、結合してできたバネ特性は、結合前のバネ特性より必ず小さくなるものである。したがって、これら従来のバネのみを使用した除振装置では、質量変化や振動等のバネ上での外乱に対して高い剛性を確保することが極めて困難であることから、アクティブ除振制御装置が提案された。 As shown in FIG. 20B, generally, when two springs 35-1 and 35-2 having positive spring characteristics k1 and k2 are connected in series to form one vibration isolation mechanism, the spring characteristics are as follows. It is calculated by the following formula.
kc = k1 k2 / (k1 + k2) (1)
That is, when springs having normal positive spring characteristics are coupled in series, the spring characteristics formed by coupling are necessarily smaller than the spring characteristics before coupling. Therefore, with these conventional vibration isolation devices that use only springs, it is extremely difficult to ensure high rigidity against disturbances on the spring such as mass changes and vibrations, so an active vibration isolation control device is proposed. It was done.

図２１は、一般的なアクティブ除振制御装置の原理を示したもので、除振台１１０上に設置された加速度センサ１１４による検出信号に基づいてコントローラ１１５によって除振台１１０の振動を抑制する制御入力を計算し、求められた制御入力によって、バネ１１１および減衰器１１２と並列に設置されたアクチュエータ１１３を動作させることによって除振制御を行う。   FIG. 21 shows the principle of a general active vibration isolation control device. The controller 115 suppresses the vibration of the vibration isolation table 110 based on the detection signal from the acceleration sensor 114 installed on the vibration isolation table 110. The control input is calculated, and the vibration isolation control is performed by operating the actuator 113 installed in parallel with the spring 111 and the attenuator 112 according to the obtained control input.

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

そこで本発明者らは、前記従来の除振方法およびその装置の課題を解決するために、先に、地動外乱に対する振動絶縁性能を損なうことなく、直動外乱に対する高い剛性を確保して、高い除振機能を発揮して精密加工等を可能にする除振方法およびその装置を提案している（特許文献１）。   Therefore, in order to solve the problems of the conventional vibration isolation method and its device, the present inventors have ensured high rigidity against linear motion disturbance without impairing vibration insulation performance against ground motion disturbance, and high There has been proposed a vibration isolation method and an apparatus thereof that exhibit a vibration isolation function and enable precision machining and the like (Patent Document 1).

特開２００２−８１４９８JP 2002-81498 A

上記文献で開示した除振方法および装置は、床（ベース）と中間台（第１部材）との間をバネにより除振するとともに、前記中間台（第１部材）と除振テーブル（第２部材）との間を永久磁石と電磁石とから構成されるゼロパワー特性を有する磁気浮上機構により除振するもので、床と中間台との間のバネによるバネ除振および中間台と除振テーブル間の磁気浮上機構による除振により地動外乱に対する振動絶縁性能を損なうことなく、直動外乱に対する高い剛性を確保して、高い除振機能を発揮して精密加工等を可能にしている。   In the vibration isolation method and apparatus disclosed in the above document, vibration is isolated between the floor (base) and the intermediate base (first member) by a spring, and the intermediate base (first member) and the vibration isolation table (second Between the floor and the intermediate table, and the intermediate table and the vibration isolation table are separated by a magnetic levitation mechanism having a zero power characteristic composed of a permanent magnet and an electromagnet. The vibration isolation performance by the magnetic levitation mechanism in the meantime ensures high rigidity against the linear motion disturbance without impairing the vibration insulation performance against the ground disturbance, and enables high-performance vibration isolation functions to enable precision machining.

しかしながら、上記文献で開示した除振方法およびその装置は、ゼロコンプライアンス機構としては十分な機能を達成できたが、ステッパー等製品の大型化によって新たな問題が浮き上がってきた。
即ち、負のバネ特性を実現するアクチュエータ（磁気浮上機構等）が当該除振テーブルの全質量を支持しなければならず、そのため、大型除振装置を実現するには、大出力のアクチュエータが必要となるという大きな障害が生じてきた。
また、負のバネ特性を実現するのに、ゼロパワー磁気浮上機構を利用する場合には、ゼロパワー磁気浮上用の永久磁石が大量に必要となってしまい、高コスト化の問題が生じてきた。 However, although the vibration isolation method and apparatus disclosed in the above document have achieved a sufficient function as a zero compliance mechanism, a new problem has been raised due to an increase in the size of products such as steppers.
That is, an actuator (such as a magnetic levitation mechanism) that realizes a negative spring characteristic must support the entire mass of the vibration isolation table. Therefore, a large output actuator is required to realize a large vibration isolation device. A major obstacle has arisen.
In addition, when the zero power magnetic levitation mechanism is used to realize the negative spring characteristics, a large amount of permanent magnets for zero power magnetic levitation are required, resulting in an increase in cost. .

さらに、ゼロパワー磁気浮上のように直流電磁石の吸引力を利用した磁気浮上系では、原理的に浮上対象物に吸引力だけしか作用させられないので、除振テーブルの吸引力が作用する部分は、中間台に下側にある必要がある。このことは、除振装置の構造を複雑にすると同時に装置の設計の自由度を狭めることになる。   Furthermore, in a magnetic levitation system that uses the attractive force of a DC electromagnet, such as zero-power magnetic levitation, in principle, only the attractive force can act on the levitated object, so the part where the attractive force of the vibration isolation table acts is Need to be on the lower side of the intermediate platform. This complicates the structure of the vibration isolation device and reduces the degree of freedom in designing the device.

そこで本発明は、ゼロコンプライアンス機構と並列に、荷重支持用のバネ支持機構を配置することにより、地動外乱への振動絶縁特性を劣化させることなく、直動外乱への剛性も高くでき、しかも質量の大きな装置に対しても低コストで高性能を維持できる除振方法およびその装置を提供することを目的とする。   Therefore, in the present invention, by arranging a spring support mechanism for supporting the load in parallel with the zero compliance mechanism, the rigidity against the linear motion disturbance can be increased without deteriorating the vibration insulation characteristics against the ground motion disturbance, and the mass can be increased. An object of the present invention is to provide a vibration isolation method and apparatus capable of maintaining high performance at a low cost even for a large apparatus.

以下、本発明の原理を図１を用いて説明する。
バネ特性ｋ1 、ｋ2 を持つ二つのバネを直列に統合し、さらにこれにバネ特性ｋ3 を持つバネを並列に接続して一つのバネを作ると、その合成バネ特性ｋc は次式で求められる。 ｋc ＝〔ｋ1 ・ｋ2 ／（ｋ1 ＋ｋ2 ）〕＋ｋ3
したがって、ｋ1 ＝−ｋ2
という関係を満たすようになれば、ｋ3 の値に依らず
｜ｋc ｜＝＋∞
となることが判る。 Hereinafter, the principle of the present invention will be described with reference to FIG.
When two springs having spring characteristics k1 and k2 are integrated in series, and a spring having spring characteristics k3 is connected in parallel to form one spring, the combined spring characteristic kc is obtained by the following equation. kc = [k1 / k2 / (k1 + k2)] + k3
Therefore, k1 = -k2
If the relationship is satisfied, | kc | = + ∞ regardless of the value of k3
It turns out that it becomes.

以上のことから、正のバネ特性と負のバネ特性とを直列に接続して構成したゼロコンプライアンス機構と並列に荷重支持用のバネ要素を配設しても、直動外乱に対する剛性は、無限大に保持されることが判る。
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、正のバネ特性を有する荷重支持機構と並列に、正のバネ特性を有する支持機構と負のバネ特性を有する支持機構とを直列に接続した構成を採用した点に特徴がある。 From the above, even if the load support spring element is arranged in parallel with the zero compliance mechanism that is configured by connecting the positive and negative spring characteristics in series, the rigidity against the direct acting disturbance is infinite. It can be seen that it is largely retained.
The present invention has been made based on the above knowledge, and in parallel with a load support mechanism having a positive spring characteristic, a support mechanism having a positive spring characteristic and a support mechanism having a negative spring characteristic are connected in series. It is characterized in that the configuration is adopted.

このため、本発明が採用した技術解決手段は、
ベースと第１部材との間に正のバネ特性を有する支持機構を設けてベースから第１部材に伝わる振動を絶縁し、第１部材と第２部材との間に負のバネ特性を有する支持機構を設けて第１部材と第２部材との間を除振し、前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有する支持機構を制御し、さらに、前記ベースと前記第２部材との間には正のバネ特性を有する荷重支持機構を前記支持機構と並列に設けて第２部材に作用する荷重を受けるように構成することにより、直動外乱に対して略無限大の剛性を有せしめるとともに、ベースからの地動外乱による振動を絶縁することを特徴とする除振方法である。
また、ベースと第１部材との間に正のバネ特性を有する支持機構を設けてベースから第１部材に伝わる振動を絶縁し、前記第１部材と第２部材との間に負のバネ特性を有する永久磁石と電磁石とから構成されてゼロパワー特性を有する磁気浮上機構を設けて第１部材と第２部材との間を除振し、前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有する磁気浮上機構を制御し、さらに、前記ベースと前記第２部材との間には正のバネ特性を有する荷重支持機構を前記支持機構と前記磁気浮上機構とに並列に設けて第２部材に作用する荷重を受けるように構成することにより、直動外乱に対して略無限大の剛性を有せしめるとともに、ベースからの地動外乱による振動を絶縁することを特徴とする除振方法である。
また、ベースと第１部材との間に正のバネ特性を有する支持機構を設けてベースから第１部材に伝わる振動を絶縁し、前記第１部材と第２部材との間には負のバネ特性を有する永久磁石と電磁石とから構成されてゼロパワー特性を有する磁気浮上機構と正のバネ特性を有するバネとを互いに並列に設けて第１部材と第２部材との間を除振し、前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有する磁気浮上機構を制御し、さらに、前記ベースと前記第２部材との間には正のバネ特性を有する荷重支持機構を前記支持機構と前記磁気浮上機構とに並列に設けて第２部材に作用する荷重を受けるように構成することにより、直動外乱に対して略無限大の剛性を有せしめるとともに、ベースからの地動外乱による振動を絶縁することを特徴とする除振方法である。
また、ベースと第１部材との間に正のバネ特性を有し並列に配置されたリニアアクチュエータとバネとからなる支持機構を設け、前記第１部材と第２部材との間には負のバネ特性を有する永久磁石と電磁石とから構成されるゼロパワー特性を有する磁気浮上機構を設けて第１部材と第２部材との間を除振し、前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有する磁気浮上機構を制御し、さらに、前記ベースと前記第２部材との間に正のバネ特性を有する荷重支持機構を前記支持機構と前記磁気浮上機構とに並列に設けて第２部材に作用する荷重を受けるように構成することにより、直動外乱に対して略無限大の剛性を有せしめるとともに、ベースからの地動外乱による振動を絶縁することを特徴とする除振方法である。
また、ベースと第１部材との間に正のバネ特性を有するバネ要素を設けてベースから第１部材に伝わる振動を絶縁し、前記第１部材と第２部材との間に負のバネ特性を有する永久磁石と電磁石とから構成されるゼロパワー特性を有する磁気浮上機構を配置して第１部材と第２部材との間を除振し、前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有する磁気浮上機構を制御し、さらに、ベースと第２部材との間に正のバネ特性を有する空気バネからなる荷重支持機構を前記バネ要素と前記磁気浮上機構とに並列に設けて第２部材に作用する荷重を受けるように構成することにより、直動外乱に対して略無限大の剛性を有せしめるとともに、ベースからの地動外乱による振動を絶縁することを特徴とする除振方法である。
さらに、ベースに正のバネ特性を有するバネ要素により支持される中間台と、前記中間台に対して負のバネ特性を有する永久磁石と電磁石とから構成されて前記中間台と除振テーブルとの間を除振するゼロパワー特性を有する磁気浮上機構により支持された除振テーブルと、前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有する磁気浮上機構を制御する制御装置とを備え、前記ベースと前記除振テーブルとの間には正のバネ特性を有する荷重支持機構を前記バネ要素と前記磁気浮上機構とに並列に配置して前記除振テーブルに作用する荷重を受けるように構成することにより、直動外乱に対して略無限大の剛性を有せしめるとともに、ベースからの地動外乱による振動を絶縁することを特徴とする除振装置である。
また、ベースに正のバネ特性を有するバネ要素により支持される中間台と、前記中間台に対して負のバネ特性を有する永久磁石と電磁石とから構成されて前記中間台と除振テーブルとの間を除振するゼロパワー特性を有する磁気浮上機構とこれに並列に配置した正のバネ特性を有するバネとによって支持された除振テーブルと、前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有する磁気浮上機構を制御する制御装置とを備え、前記ベースと前記除振テーブルとの間に正のバネ特性を有する荷重支持機構を前記バネ要素と前記磁気浮上機構と前記バネに並列に配置して前記除振テーブルに作用する荷重を受けるように構成することにより、直動外乱に対して略無限大の剛性を有せしめるとともに、ベースからの地動外乱による振動を絶縁することを特徴とする除振装置である。
また、ベースに共に正のバネ特性を有し並列に配置されたリニアアクチュエータとバネとからなる支持機構によって支持された中間台と、前記中間台に対して負のバネ特性を有する永久磁石と電磁石とから構成されて前記中間台と除振テーブルとの間を除振するゼロパワー特性を有する磁気浮上機構によって支持された除振テーブルとを備え、前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有する磁気浮上機構を制御する制御装置とを備え、前記ベースと前記除振テーブルとの間に正のバネ特性を有する荷重支持機構を前記支持機構と前記磁気浮上機構とに並列に配置して前記除振テーブルに作用する荷重を受けるように構成することにより、直動外乱に対して略無限大の剛性を有せしめるとともに、ベースからの地動外乱による振動を絶縁することを特徴とする除振装置である。
また、前記荷重支持機構は、正のバネ特性を有するバネ要素とそのバネ要素に並列に設けた所定の減衰率の減衰装置とから構成されていることを特徴とする除振装置である。
また、前記荷重支持機構は、正のバネ特性を有する空気バネであることを特徴とする除振装置である。
また、前記ベースと中間台との間に、前記正のバネ特性を有するバネ要素と併設して所定の減衰率の減衰装置を設置したことを特徴とする除振装置である。
また、前記磁気浮上機構を構成する電磁石の吸引力は除振テーブルへ作用する荷重の増減に応じて増減するように構成したことを特徴とする除振装置である。
また、前記ベースと前記除振テーブルは共に対向部材を連結部材で連結して構成され、さらにベースと除振テーブルの対向部材が交互に成るように配置され、中央部のベースおよび除振テーブルの対向部材の間に中間台を配置したことを特徴とする除振装置である。 また、前記ベースは除振装置を形成する床であることを特徴とする除振装置である。
また、少なくとも前記ベース、前記中間台、前記除振テーブルの一組を一つのユニットとしてまとめて構成したことを特徴とする除振装置である。
さらに、ベースと第１部材との間に正のバネ特性を有する支持機構を配設してベースから第１部材に伝わる振動を絶縁するとともに、前記第１部材と第２部材との間にアクチュエータと制御装置から構成される支持機構により負のバネ特性を付与することにより、前記第１部材から第２部材に伝わる振動を絶縁し、前記制御装置により前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有するアクチュエータを制御し、さらに、前記ベースと第２部材との間に正のバネ特性を有する荷重支持機構を配置して、前記第２部材に作用する荷重の一部を前記荷重支持機構により支持することを特徴とする除振方法である。
また、ベースと第１部材との間に正のバネ特性を有する支持機構を配設してベースから第１部材に伝わる振動を絶縁し、さらに前記第１部材と第２部材との間にアクチュエータと制御装置から構成される支持機構により負のバネ特性を付与するとともに、前記第１部材と第２部材との間に正のバネ特性を有するバネ要素を配置することにより、前記第１部材から第２部材に伝わる振動を絶縁し、前記制御装置により前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有するアクチュエータを制御し、さらに、前記ベースと第２部材との間に正のバネ特性を有する荷重支持機構を配置して、前記第２部材に作用する荷重の一部を前記荷重支持機構により支持することを特徴とする除振方法である。
また、ベースと第１部材との間に正のバネ特性を有する支持機構とリニアアクチュエータとを配設してベースから第１部材に伝わる振動を絶縁し、さらに前記第１部材と第２部材との間にアクチュエータと制御装置から構成される支持機構により負のバネ特性を付与するとともに、前記第１部材と第２部材との間に前記アクチュエータと並列に正のバネ特性を有するバネ要素を配置することにより、前記第１部材から第２部材に伝わる振動を絶縁し、前記制御装置により前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有するアクチュエータを制御し、さらに、前記ベースと第２部材との間に正のバネ特性を有する荷重支持機構を配置して、第２部材に作用する荷重の一部を前記荷重支持機構により支持することを特徴とする除振方法である。
また、ベースに所定の正のバネ特性を有するバネ要素により支持される中間台と、前記中間台に対してアクチュエータと制御装置から構成されて所定の負のバネ特性を有する支持機構により支持される除振テーブルとを備え、前記制御装置により前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有するアクチュエータを制御し、前記ベースと前記除振テーブルとの間には正のバネ特性を有する荷重支持機構を配置して、除振テーブルに作用する荷重の一部を前記荷重支持機構により支持することを特徴とする除振装置である。
また、ベースに所定の正のバネ特性を有するバネ要素とリニアアクチュエータとにより支持される中間台と、前記中間台に対してアクチュエータと制御装置から構成されて負のバネ特性を有する支持機構により支持される除振テーブルとを備え、前記制御装置により前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有するアクチュエータを制御し、前記ベースと前記除振テーブルとの間には正のバネ特性を有する荷重支持機構を配置して、除振テーブルに作用する荷重の一部を前記荷重支持機構により支持することを特徴とする除振装置である。
また、ベースに所定の正のバネ特性を有するバネ要素により支持される複数の中間台と、前記複数の中間台に対してアクチュエータと制御装置から構成されて所定の負のバネ特性を有する支持機構により支持される除振テーブルとを備え、前記制御装置により前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有するアクチュエータを制御し、前記ベースと前記除振テーブルとの間には正のバネ特性を有する荷重支持機構を配置して、除振テーブルに作用する荷重の一部を前記荷重支持機構により支持することを特徴とする除振装置である。
また、前記中間台と前記除振テーブルとの間に設ける支持機構（アクチュエータ）と並列に正のバネ特性を有するバネ要素を備えた、ことを特徴とする除振装置である。
また、前記ベースと前記除振テーブルとは共に対向部材を連結部材で連結して構成され、さらにベースと除振テーブルの対向部材が交互となるように配置され、中央部のベースおよび除振テーブルの対向部材の間に前記中間台を配置したことを特徴とする除振装置である。
また、前記ベースは前記除振装置を形成する床であることを特徴とする除振装置である。
また、少なくとも前記ベース、前記中間台、前記除振テーブルの一組を一つのユニットとしてまとめて構成したことを特徴とする除振装置である。
また、前記荷重支持機構は、正のバネ特性を有するバネとそのバネに並列に設けた所定の減衰率の減衰装置とから構成されていることを特徴とする除振装置である。
また、前記荷重支持機構は、正のバネ特性を有する空気バネであることを特徴とする除振装置である。
また、前記ベースと前記中間台との間に、前記正のバネ特性を有するバネと併設して所定の減衰率の減衰装置を設置したことを特徴とする除振装置である。
また、前記中間台に設けられたアクチュエータの伸びを除振テーブルへ作用する荷重の増減に応じて増減させるように構成したことを特徴とする除振装置である。
また、前記アクチュエータがボイスコイルモータ、リニアモータ、空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータ等のリニアアクチュエータであり、前記制御装置が変位センサおよび制御回路ならびに電力増幅器から構成されたことを特徴とする除振装置である。
For this reason, the technical solution means adopted by the present invention is:
A support mechanism having a positive spring characteristic is provided between the base and the first member to insulate vibration transmitted from the base to the first member, and a support having a negative spring characteristic between the first member and the second member. Providing a mechanism for vibration isolation between the first member and the second member, and controlling a support mechanism having a negative spring characteristic so that the absolute values of the positive spring characteristic and the negative spring characteristic are equal; In addition, a load support mechanism having a positive spring characteristic is provided between the base and the second member in parallel with the support mechanism so as to receive a load acting on the second member, thereby allowing linear motion. The vibration isolation method is characterized in that it has substantially infinite rigidity against disturbances and insulates vibrations caused by ground disturbances from the base.
Further, a support mechanism having a positive spring characteristic is provided between the base and the first member to insulate vibration transmitted from the base to the first member, and a negative spring characteristic is provided between the first member and the second member. A magnetic levitation mechanism having a zero power characteristic is provided by comprising a permanent magnet having electromagnets and an electromagnet, and vibration is isolated between the first member and the second member, so that the positive spring characteristic and the negative spring characteristic are absolute. A magnetic levitation mechanism having a negative spring characteristic is controlled so that the values are equal, and a load support mechanism having a positive spring characteristic is provided between the base and the second member. Provided in parallel with the mechanism to receive the load acting on the second member, so that it has almost infinite rigidity against linear motion disturbance, and also insulates vibration caused by ground motion disturbance from the base Is a vibration isolation method characterized by
Further, a support mechanism having a positive spring characteristic is provided between the base and the first member to insulate vibration transmitted from the base to the first member, and a negative spring is provided between the first member and the second member. A magnetic levitation mechanism having a zero power characteristic and a spring having a positive spring characteristic are provided in parallel with each other, and a vibration is isolated between the first member and the second member. A magnetic levitation mechanism having a negative spring characteristic is controlled so that absolute values of the positive spring characteristic and the negative spring characteristic are equal, and a positive spring characteristic is provided between the base and the second member. By providing a load support mechanism having a load parallel to the support mechanism and the magnetic levitation mechanism so as to receive a load acting on the second member, the load support mechanism has substantially infinite rigidity against the linear motion disturbance. And vibration caused by ground disturbance from the base. Which is the anti-vibration method characterized by insulation.
In addition, a support mechanism including a linear actuator having a positive spring characteristic and arranged in parallel between the base and the first member and a spring is provided, and a negative mechanism is provided between the first member and the second member. A magnetic levitation mechanism having zero power characteristics composed of a permanent magnet having spring characteristics and an electromagnet is provided to isolate vibration between the first member and the second member, and the positive spring characteristics and the negative spring characteristics A magnetic levitation mechanism having a negative spring characteristic is controlled so that the absolute values of the two and the second member are equal to each other, and a load support mechanism having a positive spring characteristic is provided between the base and the second member. By providing in parallel with the levitation mechanism and receiving the load acting on the second member, it has almost infinite rigidity against the linear motion disturbance and also insulates the vibration caused by the ground motion disturbance from the base Vibration isolation characterized by It is the law.
A spring element having a positive spring characteristic is provided between the base and the first member to insulate vibration transmitted from the base to the first member, and a negative spring characteristic is provided between the first member and the second member. A magnetic levitation mechanism having a zero power characteristic composed of a permanent magnet having an electromagnet and an electromagnet is disposed to isolate vibration between the first member and the second member, and the positive spring characteristic and the negative spring characteristic are A magnetic levitation mechanism having a negative spring characteristic is controlled so that the absolute values are equal, and a load support mechanism including an air spring having a positive spring characteristic is provided between the base and the second member. By installing in parallel with the magnetic levitation mechanism and receiving the load acting on the second member, it has almost infinite rigidity against the linear motion disturbance and also insulates the vibration caused by the ground motion disturbance from the base Vibration isolation, characterized by It is.
Further, the intermediate base is supported by a spring element having a positive spring characteristic on the base, and a permanent magnet and an electromagnet having a negative spring characteristic with respect to the intermediate base. A vibration isolation table supported by a magnetic levitation mechanism having zero power characteristics for vibration isolation, and a magnetic levitation mechanism having negative spring characteristics so that the absolute values of the positive spring characteristics and the negative spring characteristics are equal to each other And a load supporting mechanism having a positive spring characteristic between the base and the vibration isolation table arranged in parallel with the spring element and the magnetic levitation mechanism. By being configured to receive a load acting on the vibration, it has substantially infinite rigidity against linear motion disturbance, and also isolates vibration caused by ground motion disturbance from the base A.
Further, the intermediate base is supported by a spring element having a positive spring characteristic on the base, and a permanent magnet and an electromagnet having a negative spring characteristic with respect to the intermediate base. An anti-vibration table supported by a magnetic levitation mechanism having zero power characteristics for vibration isolation and a spring having positive spring characteristics arranged in parallel thereto, and the absolute value of the positive spring characteristics and the negative spring characteristics A control device for controlling a magnetic levitation mechanism having a negative spring characteristic so that the values are equal, and a load supporting mechanism having a positive spring characteristic between the base and the vibration isolation table is provided between the spring element and the spring element. By arranging it in parallel with the magnetic levitation mechanism and the spring to receive the load acting on the vibration isolation table, it has almost infinite rigidity against direct acting disturbance, and from the base An anti-vibration apparatus characterized by insulating the vibration due to ground motion disturbances.
An intermediate base supported by a support mechanism comprising a linear actuator and a spring, both of which have a positive spring characteristic on the base, and a permanent magnet and an electromagnet having a negative spring characteristic with respect to the intermediate base And a vibration isolation table supported by a magnetic levitation mechanism having a zero power characteristic for vibration isolation between the intermediate table and the vibration isolation table, the positive spring characteristic and the negative spring characteristic. A control device that controls a magnetic levitation mechanism having a negative spring characteristic so that the absolute values are equal, and a load support mechanism having a positive spring characteristic between the base and the vibration isolation table is the support mechanism. By arranging it in parallel with the magnetic levitation mechanism and receiving a load acting on the vibration isolation table, it has substantially infinite rigidity against linear motion disturbance, Insulating the vibration due to ground motion disturbance from an anti-vibration apparatus according to claim.
The load supporting mechanism is a vibration isolation device comprising a spring element having a positive spring characteristic and a damping device having a predetermined damping rate provided in parallel with the spring element.
The load supporting mechanism may be an air spring having a positive spring characteristic.
Further, the vibration isolation device is characterized in that a damping device having a predetermined damping rate is installed between the base and the intermediate base in combination with the spring element having the positive spring characteristic.
In addition, in the vibration isolator, the attraction force of the electromagnet constituting the magnetic levitation mechanism is configured to increase / decrease in accordance with increase / decrease of the load acting on the vibration isolation table.
Further, both the base and the vibration isolation table are configured by connecting opposing members with a connecting member, and the base and the vibration isolation table are arranged so that the opposing members are alternately arranged. An anti-vibration device characterized in that an intermediate base is disposed between opposing members. The base is a vibration isolator characterized by being a floor forming a vibration isolator.
In addition, the vibration isolation device is characterized in that at least one set of the base, the intermediate stage, and the vibration isolation table is configured as one unit.
Further, a support mechanism having a positive spring characteristic is disposed between the base and the first member to insulate vibration transmitted from the base to the first member, and an actuator between the first member and the second member. By providing a negative spring characteristic by a support mechanism constituted by a control device, the vibration transmitted from the first member to the second member is insulated, and the positive spring characteristic and the negative spring characteristic are obtained by the control device. The actuator having a negative spring characteristic is controlled so that the absolute values of the two are equal, and a load support mechanism having a positive spring characteristic is disposed between the base and the second member, and the second member is A part of the acting load is supported by the load support mechanism.
In addition, a support mechanism having a positive spring characteristic is disposed between the base and the first member to insulate vibration transmitted from the base to the first member, and an actuator between the first member and the second member. By providing a spring element having a positive spring characteristic between the first member and the second member by providing a negative spring characteristic by a support mechanism constituted by the control device and the first member, The vibration transmitted to the second member is insulated, and the control device controls the actuator having a negative spring characteristic so that the absolute values of the positive spring characteristic and the negative spring characteristic are equal to each other. A vibration isolation method is characterized in that a load support mechanism having a positive spring characteristic is disposed between two members, and a part of a load acting on the second member is supported by the load support mechanism.
Further, a support mechanism having a positive spring characteristic and a linear actuator are disposed between the base and the first member to insulate vibrations transmitted from the base to the first member, and further, the first member and the second member Between the first member and the second member, a spring element having a positive spring characteristic is disposed in parallel with the actuator, while providing a negative spring characteristic between the first member and the second member. By isolating the vibration transmitted from the first member to the second member, the actuator has a negative spring characteristic so that the absolute value of the positive spring characteristic and the negative spring characteristic is equalized by the control device. A load support mechanism having a positive spring characteristic is disposed between the base and the second member, and a part of the load acting on the second member is supported by the load support mechanism. A vibration isolation method characterized by and.
Further, the base is supported by a spring element having a predetermined positive spring characteristic on the base, and is supported by a support mechanism having a predetermined negative spring characteristic, which is composed of an actuator and a control device with respect to the intermediate base. An anti-vibration table, and the control device controls an actuator having a negative spring characteristic so that absolute values of the positive spring characteristic and the negative spring characteristic are equal to each other, and the base and the anti-vibration table In the vibration isolator, a load support mechanism having a positive spring characteristic is disposed between the load support mechanisms, and a part of the load acting on the vibration isolation table is supported by the load support mechanism.
Further, the base is supported by a spring element having a predetermined positive spring characteristic on the base and a linear actuator, and supported by a support mechanism having a negative spring characteristic, which is composed of an actuator and a control device with respect to the intermediate base. A vibration control table that controls the actuator having a negative spring characteristic so that absolute values of the positive spring characteristic and the negative spring characteristic are equalized by the control device, and the base and the vibration isolation table The vibration isolating apparatus is characterized in that a load supporting mechanism having a positive spring characteristic is disposed between and a part of the load acting on the vibration isolating table is supported by the load supporting mechanism.
A plurality of intermediate stands supported by a spring element having a predetermined positive spring characteristic on the base, and a support mechanism having a predetermined negative spring characteristic configured by an actuator and a control device for the plurality of intermediate stands. A vibration isolation table supported by the control unit, and the control device controls an actuator having a negative spring characteristic so that absolute values of the positive spring characteristic and the negative spring characteristic are equal to each other, and the base and the vibration isolation table are controlled. A vibration isolation device is characterized in that a load support mechanism having a positive spring characteristic is arranged between the vibration table and a part of the load acting on the vibration isolation table is supported by the load support mechanism.
In addition, the vibration isolator includes a spring element having a positive spring characteristic in parallel with a support mechanism (actuator) provided between the intermediate table and the vibration isolation table.
Further, both the base and the vibration isolation table are configured by connecting opposing members with a connecting member, and the base and the vibration isolation table are alternately arranged so that the base and the vibration isolation table in the center portion are arranged. The vibration isolation device is characterized in that the intermediate base is disposed between the opposing members.
The base is a vibration isolator, wherein the base is a floor forming the vibration isolator.
In addition, the vibration isolation device is characterized in that at least one set of the base, the intermediate stage, and the vibration isolation table is configured as one unit.
The load support mechanism is a vibration isolation device comprising a spring having a positive spring characteristic and a damping device having a predetermined damping rate provided in parallel with the spring.
The load supporting mechanism may be an air spring having a positive spring characteristic.
The vibration isolator is characterized in that an attenuator having a predetermined attenuation rate is installed between the base and the intermediate base in addition to the spring having the positive spring characteristic.
Further, the vibration isolator is configured to increase or decrease the extension of the actuator provided on the intermediate base in accordance with the increase or decrease of the load acting on the vibration isolation table.
The actuator is a linear actuator such as a voice coil motor, a linear motor, a pneumatic actuator, or a hydraulic actuator, and the control device includes a displacement sensor, a control circuit, and a power amplifier. .

本発明では、正のバネ特性を有する荷重支持機構と並列に、正のバネ特性を有する支持機構と負のバネ特性を有する支持機構とを直列に接続した構成を採用することにより、以下のような特有の効果を達成することができる。
（ａ）負のバネ特性を有する支持機構を実現するのにゼロパワー磁気浮上機構を利用した場合。
除振テーブルの荷重全部（または一部）を磁気浮上機構によって受ける必要がなくなるので磁石部を小型化でき、コストの大幅な低減が図れる。
また構造を単純化することができ、除振装置全体の設計がやりやすくなると同時に低コスト化を図ることができる。
（ｂ）負のバネ特性を有する支持機構を実現するのにリニアアクチュエータを利用した場合。
除振テーブルの荷重全部（または一部）をリニアアクチュエータによって受ける必要がなくなるので、低出力なアクチュエータを利用できるようになるので、コストの大幅な低減を図ることができる。
（ｃ）前述の除振機構を構成するベース、中間台、除振テーブルの一組を一つのユニットとしてまとめて構成することにより、これらを複数組み合わせることで多自由度の除振装置を容易に構成することができ、かつ、余分な自由度を考慮する必要をなくすことができる。さらに、６自由度全てを除振する場合にはパラレルリンク機構を採用することで容易に対応することができる。 In the present invention, by adopting a configuration in which a support mechanism having a positive spring characteristic and a support mechanism having a negative spring characteristic are connected in series with a load support mechanism having a positive spring characteristic, the following is achieved. A unique effect can be achieved.
(A) When a zero power magnetic levitation mechanism is used to realize a support mechanism having negative spring characteristics.
Since it is not necessary to receive the entire load (or part) of the vibration isolation table by the magnetic levitation mechanism, the magnet portion can be reduced in size and the cost can be significantly reduced.
Further, the structure can be simplified, and the design of the entire vibration isolator can be easily performed, and at the same time, the cost can be reduced.
(B) When a linear actuator is used to realize a support mechanism having negative spring characteristics.
Since it is not necessary to receive the entire load (or part) of the vibration isolation table by the linear actuator, a low-power actuator can be used, so that the cost can be greatly reduced.
(C) By combining the base, intermediate table, and anti-vibration table that constitute the anti-vibration mechanism as a single unit, a multi-degree of freedom anti-vibration device can be easily obtained by combining a plurality of these units. It can be configured and the need to consider extra degrees of freedom can be eliminated. Furthermore, when all six degrees of freedom are isolated, the parallel link mechanism can be used to easily cope with the vibration.

本発明は、正のバネ特性を有する支持機構と負のバネ特性を有する支持機構とを直列に接続した支持機構に対して、正のバネ特性を有する荷重支持機構を並列に配置して構成した除振方法および除振装置である。また、前記除振装置を構成するベース、中間台、除振テーブルの一組を一つのユニットとしてユニット化した除振装置である。   The present invention is configured by arranging a load support mechanism having a positive spring characteristic in parallel to a support mechanism in which a support mechanism having a positive spring characteristic and a support mechanism having a negative spring characteristic are connected in series. A vibration isolation method and a vibration isolation device. In addition, the vibration isolator is a unit in which a set of a base, an intermediate base, and a vibration isolation table constituting the vibration isolator is unitized.

以下、本発明の除振方法およびその装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明は、正のバネ特性を有する支持機構と、負のバネ特性を有する支持機構とを直列に接続するとともに、これらの支持機構に並列に正のバネ特性を有する支持機構を配置したことにより、装置上で発生する直動外乱に対して略無限大の剛性を有せしめるとともに、床（ベース）に対する振動を絶縁する。さらに除振テーブルの荷重全部（または一部）は磁気浮上機構によって受ける必要がなくなるので磁石部を小型化でき、コストの大幅な低減が図れるものである。以下、負のバネ特性を有する支持機構として、ゼロパワー特性を有する磁気浮上機構を用いた実施例１について説明する。なお、ゼロパワー特性を有する磁気浮上機構および電磁石の制御を含めた基本構成作用は、本発明者が提案した先の特許文献１（特開２００２−８１４９８）に示したものを使用するとともに、磁気浮上の原理は本発明の特徴ではないのでその詳細についての説明はここでは省略する。   Embodiments of the vibration isolation method and apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings. According to the present invention, a support mechanism having a positive spring characteristic and a support mechanism having a negative spring characteristic are connected in series, and a support mechanism having a positive spring characteristic is arranged in parallel with these support mechanisms. In addition, it provides almost infinite rigidity against the linear motion disturbance generated on the apparatus, and also insulates vibrations from the floor (base). Furthermore, since it is not necessary to receive the entire load (or part) of the vibration isolation table by the magnetic levitation mechanism, the magnet portion can be reduced in size and the cost can be significantly reduced. Hereinafter, Example 1 using a magnetic levitation mechanism having zero power characteristics as a support mechanism having negative spring characteristics will be described. Note that the basic configuration including the magnetic levitation mechanism having zero power characteristics and the control of the electromagnet uses the one shown in the above-mentioned Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-81498) proposed by the present inventor, and magnetic Since the levitation principle is not a feature of the present invention, a detailed description thereof is omitted here.

図２は本発明の除振装置の第１実施例を示すもので、本発明は、ベースとして床を対象としたものであり、床１と中間台である第１部材２との間に所定の正のバネ特性ｋ1 を有するバネ（バネ要素）を配設してベースから第１部材２に伝わる振動を絶縁するとともに、前記第１部材２と除振テーブルである第２部材３との間に永久磁石６と電磁石７とから構成される負のバネ特性を有する（ゼロパワー特性を有する）磁気浮上機構４を配設してある。さらに、床１と第２部材（除振テーブル）３との間には荷重支持用の正のバネ特性ｋ3 を有する荷重支持機構５を配置している。なお、正のバネ特性ｋ1 、ｋ3 を有する支持機構には、それぞれ必要に応じて所定の減衰率を有する減衰装置ｃ1 、ｃ3 を図示のように並列に設けることもできる。   FIG. 2 shows a first embodiment of the vibration isolator according to the present invention. The present invention is intended for a floor as a base, and is provided between a floor 1 and a first member 2 as an intermediate platform. A spring (spring element) having a positive spring characteristic k1 is disposed to insulate vibration transmitted from the base to the first member 2, and between the first member 2 and the second member 3 which is a vibration isolation table. Further, a magnetic levitation mechanism 4 having a negative spring characteristic (having zero power characteristic) composed of a permanent magnet 6 and an electromagnet 7 is disposed. Further, a load support mechanism 5 having a positive spring characteristic k3 for load support is disposed between the floor 1 and the second member (vibration isolation table) 3. It should be noted that the supporting mechanisms having the positive spring characteristics k1 and k3 can be provided with damping devices c1 and c3 each having a predetermined damping rate in parallel as shown in the drawing as required.

そして、本実施例の場合には、床１に対して所定の正のバネ特性ｋ3 のバネによって支持された除振テーブル３と、中間台２に対して永久磁石と電磁石とから構成されて所定の負のバネ特性ｋｓを有し、且つゼロパワー特性を有する磁気浮上機構４によって支持された除振テーブル３とから構成されているため、図示の例では、中間台２に設けられた電磁石７の吸引力を永久磁石６が設けられた除振テーブル３の質量増加等に起因する荷重の増減に応じて増減させるように適宜の制御装置（図示省略）により制御することができる。また第２部材３に作用する荷重全部（または一部）を磁気浮上機構４によって受ける必要がなくなる。なお、本例では電磁石７が中間台２に、永久磁石６が除振テーブル３側に取り付けてあるが、これらを逆にしたり、まとめて一方側に取り付けることもできる。また、前記制御装置が変位センサおよび制御回路ならびに電力増幅器から構成されていることは前述した特許文献１の場合と同様である。さらに電磁石と永久磁石の配置については先に述べた特許文献１（特開２００２−８１４９８）段落番号０００９内で詳細に説明した構成のものを使用する事ができるのは当然である。
この結果ゼロパワー特性を有する磁気浮上機構内の磁石部を小型化でき、コストの大幅な低減が図れる。また構造を単純化することができ、除振装置全体の設計がやりやすくなると同時に低コスト化を図ることができる。 In the case of the present embodiment, the vibration isolating table 3 is supported by a spring having a predetermined positive spring characteristic k3 with respect to the floor 1, and the intermediate table 2 includes a permanent magnet and an electromagnet. In the illustrated example, the electromagnet 7 provided on the intermediate stand 2 is composed of the vibration isolation table 3 supported by the magnetic levitation mechanism 4 having the negative spring characteristic ks and the zero power characteristic. Can be controlled by an appropriate control device (not shown) so as to increase or decrease in accordance with an increase or decrease in load caused by an increase in mass of the vibration isolation table 3 provided with the permanent magnet 6. Further, it is not necessary to receive all (or part) of the load acting on the second member 3 by the magnetic levitation mechanism 4. In this example, the electromagnet 7 is attached to the intermediate stand 2 and the permanent magnet 6 is attached to the vibration isolation table 3. However, these can be reversed or collectively attached to one side. Further, the control device is composed of a displacement sensor, a control circuit, and a power amplifier as in the case of Patent Document 1 described above. Furthermore, as for the arrangement of the electromagnet and the permanent magnet, it is natural that the configuration described in detail in paragraph No. 0009 described above in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-81498 can be used.
As a result, the magnet portion in the magnetic levitation mechanism having zero power characteristics can be reduced in size, and the cost can be significantly reduced. Further, the structure can be simplified, and the design of the entire vibration isolator can be easily performed, and at the same time, the cost can be reduced.

図３は本発明の除振装置の第２実施例を示している。前記第１実施例では、除振テーブル３の吸引力が作用する部分は、中間台２の下側にある。これは、ゼロパワー磁気浮上のように直流電磁石の吸引力を利用した磁気浮上系では、原理的に浮上対象物に吸引力だけしか作用させられないためであるが、このことは、除振装置の構造を複雑にすると同時に、装置の設計の自由度を狭めることにもなっている。
これに対し、バネ要素ｋ3 を利用して重力よりも大きな上向きの力が除振テーブルに働くようにすれば、図３に示すような構成の除振装置が可能となる。この場合には除振テーブルの磁石の吸引力が作用する部分を中間台の下側にもってくる必要がなくなるので、装置全体の構造を単純化することができる。 FIG. 3 shows a second embodiment of the vibration isolator of the present invention. In the first embodiment, the portion of the vibration isolation table 3 on which the suction force acts is on the lower side of the intermediate table 2. This is because, in a magnetic levitation system using the attractive force of a DC electromagnet, such as zero power magnetic levitation, in principle, only the attractive force can be applied to the levitated object. In addition to complicating the structure, the degree of freedom in designing the device is also reduced.
On the other hand, if an upward force larger than gravity is applied to the vibration isolation table using the spring element k3, a vibration isolation device having a configuration as shown in FIG. 3 is possible. In this case, it is not necessary to bring the portion of the vibration isolation table on which the magnet attracting force acts below the intermediate stand, so that the structure of the entire apparatus can be simplified.

図３を参照して第２実施例の構成を説明すると、床１には正のバネ特性を有する所定のバネ特性からなる支持機構により中間台２が支持されており、さらに中間台２と除振テーブル３との間には負のバネ特性を有する所定のバネ特性を有する磁気浮上機構４が配置されている。除振テーブル３は本例では中間台２の全体を上側から覆うような形状となっている。さらに、除振テーブル３には荷重支持機構を構成する正のバネ特性ｋ3 を有する荷重支持機構が床１と除振テーブル３の間に配置されている。そして、前述した正のバネ特性を有する各支持機構には、それぞれ必要に応じて減衰装置を図に示すように並列に設ける。なお、本例では磁気浮上機構は中間台側に設けてあるが、除振テーブル３側に設けることもできる。   The configuration of the second embodiment will be described with reference to FIG. 3. The floor 1 is supported by an intermediate platform 2 by a support mechanism having a predetermined spring characteristic having a positive spring characteristic. A magnetic levitation mechanism 4 having a predetermined spring characteristic having a negative spring characteristic is disposed between the swing table 3. In this example, the vibration isolation table 3 has a shape that covers the entire intermediate table 2 from above. Further, the vibration isolation table 3 is provided with a load support mechanism having a positive spring characteristic k 3 constituting the load support mechanism between the floor 1 and the vibration isolation table 3. Each of the support mechanisms having the positive spring characteristics described above is provided with a damping device in parallel as shown in the drawing as necessary. In this example, the magnetic levitation mechanism is provided on the intermediate stand side, but can also be provided on the vibration isolation table 3 side.

図４は本発明の除振装置の第３実施例を示している。前記第２実施例では、負のバネ特性の大きさは、ゼロパワー磁気浮上の永久磁石の強さと、中間台において永久磁石の吸引力が作用する箇所と永久磁石の間の空隙の大きさで決まってしまう。このため、第３実施例では、ゼロパワー磁気浮上機構と並列に正のバネ特性を有するバネ要素ｋ2 を挿入することによって、負のバネ特性の大きさを調整することができるようにしている。
図４において、床１には正のバネ特性を有する所定のバネ特性からなる支持機構（バネ要素）ｋ1 により中間台２が支持されており、さらに中間台２と除振テーブル３との間には負のバネ特性を有する磁気浮上機構４が配置されている。また、中間台２と除振テーブル３との間に正のバネ特性を有するバネ要素ｋ2 が磁気浮上機構４と並列に配置されている。除振テーブル３は本例では中間台２の全体を上側から覆うような断面が略コ字状をした形状となっている。さらに、除振テーブル３には荷重支持機構を構成する正のバネ特性ｋ3 を有する荷重支持機構が床１と除振テーブル３の間に配置されている。そして、前述した正のバネ特性を有する各支持機構ｋ1 、ｋ3 には、それぞれ必要に応じて減衰装置ｃ1 、 c3 を図に示すように並列に設ける。なお、本例では磁気浮上機構は中間台側に設けてあるが、除振テーブル３側に設けることもできる。
上記のような構成とすることにより、ゼロパワー磁気浮上機構だけによる負のバネ特性の大きさをｋn とすると、中間台に対する除振テーブルの負のバネ特性の大きさは（ｋn −ｋ2 ）となり、これと正のバネ特性の大きさｋ1 とを等しく設定すれば、直動外乱に対して略無限大の剛性を保持したまま、床振動に対する振動絶縁特性をより良好にすることが可能となる。 FIG. 4 shows a third embodiment of the vibration isolator of the present invention. In the second embodiment, the magnitude of the negative spring characteristic is the strength of the permanent magnet on zero power magnetic levitation and the size of the gap between the permanent magnet and the location where the attractive force of the permanent magnet acts on the intermediate platform. It will be decided. For this reason, in the third embodiment, a negative spring characteristic can be adjusted by inserting a spring element k2 having a positive spring characteristic in parallel with the zero power magnetic levitation mechanism.
In FIG. 4, the floor 1 supports an intermediate table 2 by a support mechanism (spring element) k 1 having a predetermined spring characteristic having a positive spring characteristic, and further between the intermediate table 2 and the vibration isolation table 3. A magnetic levitation mechanism 4 having a negative spring characteristic is arranged. A spring element k2 having a positive spring characteristic is arranged in parallel with the magnetic levitation mechanism 4 between the intermediate table 2 and the vibration isolation table 3. In this example, the vibration isolation table 3 has a substantially U-shaped cross section so as to cover the entire intermediate platform 2 from above. Further, the vibration isolation table 3 is provided with a load support mechanism having a positive spring characteristic k 3 constituting the load support mechanism between the floor 1 and the vibration isolation table 3. Further, as shown in the figure, damping devices c1 and c3 are provided in parallel in the support mechanisms k1 and k3 having the positive spring characteristics as described above, respectively. In this example, the magnetic levitation mechanism is provided on the intermediate stand side, but can also be provided on the vibration isolation table 3 side.
With the above configuration, if the magnitude of the negative spring characteristic by only the zero power magnetic levitation mechanism is kn, the magnitude of the negative spring characteristic of the vibration isolation table with respect to the intermediate platform is (kn -k2). If this is set equal to the magnitude of the positive spring characteristic k1, it becomes possible to improve the vibration insulation characteristic against floor vibration while maintaining substantially infinite rigidity against the linear motion disturbance. .

図４に示した系を用いて、ゼロパワー磁気浮上機構と並列に正のバネ特性を有するバネ要素ｋ2 を挿入することにより、中間台に対する除振テーブルの負のバネ特性の大きさが（ｋn −ｋ2 ）となることを説明する。中間台が動かないと仮定する（ｘ1 ＝０、ただしｘ1 は中間台の平衡点からの変位）と、除振テーブルの運動方程式は、次式のように求められる。   By using the system shown in FIG. 4 and inserting a spring element k2 having a positive spring characteristic in parallel with the zero-power magnetic levitation mechanism, the magnitude of the negative spring characteristic of the vibration isolation table relative to the intermediate platform is (kn Explain that -k2). Assuming that the intermediate table does not move (x1 = 0, where x1 is the displacement from the equilibrium point of the intermediate table), the equation of motion of the vibration isolation table is obtained as follows.

Figure 0004727151
ここで、 ｘ２：除振テーブルの平衡点からの変位
ｋn ：磁石の変位・吸引力係数
ｋi ：磁石の電流・吸引力係数
i : 制御電流
ｆd : 除振テーブルに作用する直動外乱
Figure 0004727151
 X2: Displacement from the equilibrium point of the vibration isolation table kn: Magnet displacement / attraction force coefficient ki: Magnet current / attraction force coefficient
i: Control current fd: Linear motion disturbance acting on the vibration isolation table

ゼロパワー制御を達成する制御入力は次のように表すことができる。
I(s)＝−ｃ2(s)s Ｘ2 (s) （２）
ここでｃ2(s)は０（ゼロ）を極にもたない強プロパーな伝達関数で、制御系が安定になるように選定される。中間台が動かないと仮定されている場合には２次式以上の次数を持つ制御器によって安定化が可能となる。
簡単のため初期条件を零と仮定して（１）式をラプラス変換し、これに式（２）を代入して整理すると次式が得られる。なお、各変数のラプラス変換は対応する大文字で表している。 The control input to achieve zero power control can be expressed as:
I (s) =-c2 (s) s X2 (s) (2)
Here, c2 (s) is a strong proper transfer function having no zero, and is selected so that the control system becomes stable. When it is assumed that the intermediate stage does not move, stabilization can be performed by a controller having an order of a quadratic expression or higher.
For simplicity, assuming that the initial condition is zero, formula (1) is Laplace transformed, and formula (2) is substituted into this and rearranged, the following formula is obtained. Note that the Laplace transform of each variable is represented by a corresponding capital letter.

Figure 0004727151
Figure 0004727151

直動外乱に対する剛性を評価するために、
Ｆd(s)＝Ｆ0 ／s Ｆ0 : 一定 （４）
とする。除振テーブルの中間台に対する変位ｘ（∞）は次のように求められる。 To evaluate the stiffness against linear motion disturbance,
Fd (s) = F0 / s F0: constant (4)
And The displacement x (∞) with respect to the intermediate table of the vibration isolation table is obtained as follows.

Figure 0004727151
したがって、除振テーブルの中間台に対する負の剛性（＝力／変位）の大きさは ｋn −ｋ2 となる。
Figure 0004727151
 Therefore, the magnitude of the negative rigidity (= force / displacement) with respect to the intermediate table of the vibration isolation table is kn -k2.

図５は本発明の除振装置の第４実施例を示している。前記第２実施例（図３参照）では、床１に対する中間台２の正のバネ特性の大きさ及び減衰特性は、バネ要素ｋ1 及び減衰装置ｃ1 によって決まってしまう。これに対して図５に示すように、これらの要素と並列にリニアアクチュエータＡ1 を床１と中間台２との間に挿入し、これを制御することにより正のバネ特性および減衰特性をより柔軟に調整することが可能となる。
図５において床１には正のバネ特性を有する支持機構（バネ要素ｋ1 ）により中間台２が支持されており、さらにその支持機構ｋ1 と並列にリニアアクチュエータＡ１が配置されている。そして中間台２と除振テーブル３との間には負のバネ特性を有する磁気浮上機構４が配置されている。除振テーブル３は本例では中間台２の全体を上側から覆うような断面が略コ字状をした形状となっている。さらに、除振テーブル３には荷重支持機構を構成する正のバネ特性ｋ3 を有する荷重支持機構が床１と除振テーブル３の間に配置されている。前述した正のバネ特性を有する各支持機構ｋ1 、ｋ３には、それぞれ必要に応じて減衰装置ｃ1 、ｃ３が図に示すように並列に設けられている。なお、本例では磁気浮上機構は中間台側に設けてあるが、除振テーブル３側に設けることもできる。 FIG. 5 shows a fourth embodiment of the vibration isolator of the present invention. In the second embodiment (see FIG. 3), the magnitude of the positive spring characteristic and the damping characteristic of the intermediate stand 2 with respect to the floor 1 are determined by the spring element k1 and the damping device c1. On the other hand, as shown in FIG. 5, a linear actuator A1 is inserted between the floor 1 and the intermediate base 2 in parallel with these elements, and by controlling this, the positive spring characteristics and damping characteristics are more flexible. It becomes possible to adjust to.
In FIG. 5, an intermediate platform 2 is supported on the floor 1 by a support mechanism (spring element k1) having a positive spring characteristic, and a linear actuator A1 is arranged in parallel with the support mechanism k1. A magnetic levitation mechanism 4 having negative spring characteristics is disposed between the intermediate table 2 and the vibration isolation table 3. In this example, the vibration isolation table 3 has a substantially U-shaped cross section so as to cover the entire intermediate platform 2 from above. Further, the vibration isolation table 3 is provided with a load support mechanism having a positive spring characteristic k 3 constituting the load support mechanism between the floor 1 and the vibration isolation table 3. Each of the support mechanisms k1 and k3 having the positive spring characteristics described above is provided with damping devices c1 and c3 in parallel as shown in FIG. In this example, the magnetic levitation mechanism is provided on the intermediate stand side, but can also be provided on the vibration isolation table 3 side.

図６は本発明の除振装置の第５実施例を示している。第５実施例は、荷重支持機構として、従来のパッシブ除振装置で用いられている空気バネを使用した構成例である。
第５実施例では床１には正のバネ特性を有する所定のバネ特性からなる支持機構（バネ要素ｋ1 ）により複数（本例では２台）の中間台２が支持されており、さらにそれぞれの中間台２と除振テーブル３との間には負のバネ特性を有するゼロパワー磁気浮上機構４が配置されている。さらに、除振テーブル３には荷重支持機構を構成する正のバネ特性ｋ3 を有する空気バネ９が床１との間に配置されている。そして、前述した正のバネ特性を有する支持機構ｋ1 には、必要に応じて減衰装置ｃ1 を並列に設けることができる。
この構成によりゼロパワー磁気浮上機構４を利用して負の剛性を実現し、その絶対値をｋ1 と等しくすることによって、直動外乱に対する剛性を無限大とすることができる。したがって、従来のパッシブ除振絶縁特性を劣化させることなく、直動外乱に対する剛性を無限大とすることができる。 FIG. 6 shows a fifth embodiment of the vibration isolator of the present invention. 5th Example is a structural example using the air spring used with the conventional passive vibration isolator as a load support mechanism.
In the fifth embodiment, a plurality of (two in this example) intermediate stands 2 are supported on the floor 1 by a support mechanism (spring element k1) having a predetermined spring characteristic having a positive spring characteristic. A zero power magnetic levitation mechanism 4 having a negative spring characteristic is disposed between the intermediate table 2 and the vibration isolation table 3. Further, an air spring 9 having a positive spring characteristic k3 constituting a load support mechanism is disposed between the floor 1 and the vibration isolation table 3. The support mechanism k1 having the positive spring characteristic described above can be provided with a damping device c1 in parallel if necessary.
With this configuration, the zero-power magnetic levitation mechanism 4 is used to realize negative rigidity, and the absolute value thereof is made equal to k1, whereby the rigidity against the linear motion disturbance can be made infinite. Therefore, the rigidity against the direct acting disturbance can be made infinite without degrading the conventional passive vibration isolation and insulation characteristics.

図７は本発明の除振装置の第６実施例を示している。前記第６実施例は、負のバネ特性を有する支持機構を実現するのにアクチュエータ（リニアアクチュエータ）８を用いている。除振テーブル３は、正のバネ要素ｋ3 と減衰要素ｃ3 とからなる荷重支持機構５によって、床１から支持されている。この荷重支持機構５のバネ要素ｋ3 の上向きの力を利用することによって、リニアアクチュエータ８で支持する荷重を軽減できるので、リニアアクチュエータ８が小型のものですみ、低コスト化が図れる。なお、前記リニアアクチュエータ８の代わりに、ボイスコイルモータ、リニアモータ、空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータ等のリニアアクチュエータを使用することができることは当然である。 FIG. 7 shows a sixth embodiment of the vibration isolator of the present invention. In the sixth embodiment, an actuator (linear actuator) 8 is used to realize a support mechanism having a negative spring characteristic. The vibration isolation table 3 is supported from the floor 1 by a load support mechanism 5 including a positive spring element k3 and a damping element c3. By utilizing the upward force of the spring element k3 of the load support mechanism 5, the load supported by the linear actuator 8 can be reduced. Therefore, the linear actuator 8 can be small and the cost can be reduced. Of course, a linear actuator such as a voice coil motor, a linear motor, a pneumatic actuator, or a hydraulic actuator can be used instead of the linear actuator 8.

図８は本発明の除振装置の第７実施例を示している。前記図７に示す第６実施例では、床に対する中間台の正のバネ特性の大きさ及び減衰特性は、バネ要素ｋ1 と減衰要素ｃ1 とによって決まってしまう。これに対して図８に示す第７実施例では、バネ要素ｋ1 と減衰要素ｃ1 と並列に負のバネ特性を有するリニアアクチュエータ１０を中間台２と床１との間に挿入し、これを制御することにより正のバネ特性及び減衰特性をより柔軟に調整することができる。
図８において、除振テーブル３は、正のバネ要素ｋ3 と減衰要素ｃ3 とからなる荷重支持機構５によって、床１から支持されている。また、中間台は、正のバネ要素ｋ1 と減衰要素ｃ1 とからなる支持機構によって、床１から支持されている。さらに前記バネ要素ｋ1 と減衰要素ｃ1 と並列に中間台と床１との間には負のバネ特性を有するリニアアクチュエータ１０が配置される。また、中間台２と除振テーブル３との間には、負のバネ特性を有するアクチュエータ（リニアアクチュエータ）８と正のバネ特性を有するバネ要素ｋ2 が配置される。なお、中間台２と除振テーブル３との間の正のバネ特性を有するバネ要素ｋ2 は、削除することも可能である。また、前記リニアアクチュエータ８、１０の代わりに、ボイスコイルモータ、リニアモータ、空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータ等のリニアアクチュエータを使用することができることは当然である。 FIG. 8 shows a seventh embodiment of the vibration isolator of the present invention. In the sixth embodiment shown in FIG. 7, the magnitude of the positive spring characteristic and the damping characteristic of the intermediate platform with respect to the floor are determined by the spring element k1 and the damping element c1. On the other hand, in the seventh embodiment shown in FIG. 8, a linear actuator 10 having a negative spring characteristic is inserted between the intermediate base 2 and the floor 1 in parallel with the spring element k1 and the damping element c1, and this is controlled. By doing so, the positive spring characteristic and the damping characteristic can be adjusted more flexibly.
In FIG. 8, the vibration isolation table 3 is supported from the floor 1 by a load support mechanism 5 including a positive spring element k3 and a damping element c3. The intermediate platform is supported from the floor 1 by a support mechanism including a positive spring element k1 and a damping element c1. Further, a linear actuator 10 having a negative spring characteristic is disposed between the intermediate platform and the floor 1 in parallel with the spring element k1 and the damping element c1. An actuator (linear actuator) 8 having a negative spring characteristic and a spring element k2 having a positive spring characteristic are arranged between the intermediate table 2 and the vibration isolation table 3. The spring element k2 having a positive spring characteristic between the intermediate table 2 and the vibration isolation table 3 can be deleted. Naturally, a linear actuator such as a voice coil motor, a linear motor, a pneumatic actuator, or a hydraulic actuator can be used instead of the linear actuators 8 and 10.

図９は本発明の除振装置の第８実施例を示している。第８実施例は、荷重支持機構５として、従来のパッシブ除振装置で用いられている空気バネを利用した場合の除振装置の構成例である。
第８実施例では床１には正のバネ特性を有する所定のバネ特性からなる支持機構により複数（本例では２台）の中間台２が支持されており、さらにそれぞれの中間台２と除振テーブル３との間には負のバネ特性を有するリニアアクチュエータ８が配置されている。除振テーブル３は本例では中間台２の全体を上側から覆うような形状となっており、さらに、除振テーブル３には荷重支持機構５を構成する正のバネ特性を有する空気バネ９が床１との間に配置されている。そして、前述した正のバネ特性を有する支持機構ｋ1 には、必要に応じて減衰装置ｃ1 を図に示すように並列に設ける。この構成によりリニアアクチュエータを利用して負の剛性を実現し、その絶対値をｋ1 と等しくすることによって、直動外乱に対する剛性を無限大とすることができる。したがって、従来のパッシブ除振絶縁特性を劣化させることなく、直動外乱に対する剛性を無限大とすることができる。 FIG. 9 shows an eighth embodiment of the vibration isolator of the present invention. The eighth embodiment is a configuration example of a vibration isolation device when an air spring used in a conventional passive vibration isolation device is used as the load support mechanism 5.
In the eighth embodiment, a plurality of (two in this example) intermediate stands 2 are supported on the floor 1 by a support mechanism having a predetermined spring characteristic having a positive spring characteristic. A linear actuator 8 having a negative spring characteristic is arranged between the swing table 3. In this example, the vibration isolation table 3 has a shape so as to cover the entire intermediate table 2 from above. Further, the vibration isolation table 3 includes an air spring 9 having a positive spring characteristic that constitutes the load support mechanism 5. It is arranged between the floor 1. The above-described support mechanism k1 having the positive spring characteristic is provided with a damping device c1 in parallel as shown in the drawing as required. With this configuration, a linear actuator is used to achieve negative rigidity, and by making the absolute value equal to k1, the rigidity against linear motion disturbance can be made infinite. Therefore, the rigidity against the direct acting disturbance can be made infinite without degrading the conventional passive vibration isolation and insulation characteristics.

ところで、以上説明してきた第１実施例から第８実施例の「負の剛性と正の剛性を組み合わせた除振装置」では、正負双方の剛性の絶対値は等しくなるとき、除振テーブルが有する剛性が理論上無限大になるという現象を利用している。この中で負の剛性を実現する要素として「ゼロパワー特性を有する磁気浮上機構」が例にあげられており、これまでに「正の剛性」としてコイルバネを用いていた。「剛性が理論上無限大になるという現象」は同一軸上に「負の剛性」と「正の剛性」を配置した場合に、軸方向の剛性に関してのみ実現することができる。即ち除振テーブルが持つ６つの自由度全ての剛性を「理論上無限大」にするには少なくとも６軸の「負の剛性」と「正の剛性」の直列配置が必要となる。 例えば、前述した実施例を用いて６自由度除振装置を構成した場合には、本発明者がすでに提案、開示している特開２００２−８１４９８の図１０および段落番号００２５〜００２６に記載した構成を採用することになる。
また、鉛直方向に配されたハイブリッド電磁石（前述したゼロパワー特性を有する磁気浮上機構であり、以下磁気浮上機構という）では中間台、除振テーブルの質量を支えるため、大型のものが必要になるが、水平方向に配されたものでは重力を支持する必要がないため反面差動型の構造を持つ必要がある。このため、除振テーブルの開発には２種類の負の剛性と正の剛性の組み合わせを開発する必要がある。
さらに、前記実施例では中間台（第１部材）を共通で一つにしているため、ある軸での中間台の振動の影響が他の軸にも及んでしまう場合がある。また、除振テーブルの構造上３自由度に対して４組の「負の剛性」と「正の剛性」の直列接続を用いなければならない場合は、その冗長性を排除するためにより複雑な制御系が必要となってしまう。また、６個全ての自由度の除振が必要ない場合でも、６自由度を考慮しなければならない。このように、上記の各実施例では中間台を共用にした構成であることから上述のような問題が発生する。 By the way, in the “vibration isolation device combining negative rigidity and positive rigidity” in the first to eighth embodiments described above, the vibration isolation table has an absolute value of both positive and negative rigidity. The phenomenon that the rigidity becomes theoretically infinite is used. Among them, “magnetic levitation mechanism having zero power characteristics” is cited as an example of an element that realizes negative rigidity, and so far, a coil spring has been used as “positive rigidity”. The “phenomenon that the stiffness becomes theoretically infinite” can be realized only in the axial direction when the “negative stiffness” and the “positive stiffness” are arranged on the same axis. That is, in order to make all six degrees of freedom of the vibration isolation table “in theory infinite”, at least six axes of “negative stiffness” and “positive stiffness” must be arranged in series. For example, when a six-degree-of-freedom vibration isolator is configured using the above-described embodiment, it is described in FIG. 10 and paragraph numbers 0025 to 0026 of Japanese Patent Laid-Open No. 2002-81498 that have been proposed and disclosed by the present inventor. The configuration will be adopted.
In addition, a hybrid electromagnet (a magnetic levitation mechanism having zero power characteristics described above, hereinafter referred to as a magnetic levitation mechanism) arranged in a vertical direction needs a large size to support the mass of the intermediate platform and the vibration isolation table. However, the one arranged in the horizontal direction does not need to support gravity, so it must have a differential structure. For this reason, in order to develop a vibration isolation table, it is necessary to develop a combination of two types of negative stiffness and positive stiffness.
Furthermore, in the above-described embodiment, since the intermediate platform (first member) is shared by one, the influence of the vibration of the intermediate platform on a certain axis may reach other axes. Also, when 4 series of “negative stiffness” and “positive stiffness” series connection is required for 3 degrees of freedom due to the structure of the vibration isolation table, more complicated control is required to eliminate the redundancy. A system is required. Further, even when vibration isolation of all six degrees of freedom is not necessary, six degrees of freedom must be considered. As described above, in each of the above-described embodiments, the above-described problem occurs because the intermediate platform is shared.

そこで、本発明の以下に述べる第９実施例〜第１２実施例は、軸方向に剛性が理論上無限大となるユニットを導入したものである。即ち少なくともベース、中間台、除振テーブルの一組をユニット化し、ユニット一つで１自由度の除振機能を持たせる。一つのユニットにつき一つの中間台を有するため、多自由度の除振を行う際の中間台が共通による問題点を解決することができる。また複数のユニットの組み合わせにより、多自由度の除振が可能であり、かつ余分な自由度を考慮しなくてすむ。さらに６自由度全てを除振する場合はパラレルリンク機構を採用すればよい。   Accordingly, in the ninth to twelfth embodiments described below of the present invention, a unit whose rigidity is theoretically infinite in the axial direction is introduced. That is, at least one set of a base, an intermediate base, and a vibration isolation table is unitized, and one unit has a vibration isolation function with one degree of freedom. Since each unit has one intermediate stand, the problem due to common use of the intermediate stand when performing vibration isolation with multiple degrees of freedom can be solved. In addition, vibration can be removed with a high degree of freedom by combining a plurality of units, and an extra degree of freedom need not be considered. Furthermore, when all six degrees of freedom are isolated, a parallel link mechanism may be employed.

以下本発明の第９実施例〜第１２実施例について図面を参照して説明する。
図１０は第９実施例であり、この第９実施例は前述した第１〜第８実施例に示した除振装置において、少なくともベース（基台）、中間台（第１部材）、除振テーブル（第２部材）の一組をユニット化し、ユニット一つで一つの除振装置を構成したものである。
図１０において、２１は基台（以下ベースという）、２２は第１部材としての中間台、２３は第２部材としての除振テーブルであり、ベース２１および除振テーブル２３は図のように上下に離れた対向部材を連結部材２８、２９で結合し、さらに夫々の対向部材が交互となるように配置されている。前記対向部材は本例では図のように平板で構成してあるが、必ずしも平板ではなく、支持機構、磁気浮上機構、荷重支持機構を取り付けることができ、上記した機能を達成できるものであれば、種々の形態の対向部材を使用することができる。また、連結部材２８、２９も設計時に適宜形状のものを採用することができる。そして、中間台２２は、図示のようにベース２１および除振テーブル２３との間の対向部材間に配置されている。ベース２１には正のバネ特性を有する所定のバネ特性からなる支持機構ｋ１により中間台２２が支持されており、さらに中間台２２と除振テーブル２３との間には負のバネ特性を有する所定のバネ特性を有する磁気浮上機構２４が配置されている。さらに、除振テーブル２３には荷重支持機構を構成する正のバネ特性ｋ3 を有する荷重支持機構がベース２１と除振テーブル２３の間に配置されている。そして、前述した正のバネ特性を有する各支持機構には、それぞれ必要に応じて減衰装置ｃ１を並列に設ける。なお、本例では磁気浮上機構を構成する電磁石を中間台に、永久磁石を除振テーブル２３に設けてあるがこの配置を逆にすることも可能である。また、荷重支持機構としてのバネｋ３の代わりに前述した実施例でも説明した空気バネを使用することも可能である。さらに前記磁気浮上機構２４と並列に正のバネ特性を有するバネ要素を配置することもできる。 The ninth to twelfth embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 10 shows a ninth embodiment. This ninth embodiment is the vibration isolator shown in the first to eighth embodiments described above, and includes at least a base (base), an intermediate base (first member), and a vibration isolator. One set of the table (second member) is unitized, and one unit constitutes one vibration isolator.
In FIG. 10, 21 is a base (hereinafter referred to as a base), 22 is an intermediate base as a first member, 23 is a vibration isolation table as a second member, and the base 21 and the vibration isolation table 23 are vertically moved as shown in the figure. The opposing members separated from each other are coupled by connecting members 28 and 29, and the opposing members are arranged alternately. In the present example, the opposing member is formed of a flat plate as shown in the figure, but is not necessarily a flat plate, and can be provided with a support mechanism, a magnetic levitation mechanism, and a load support mechanism, as long as the above functions can be achieved. Various types of opposing members can be used. Also, the connecting members 28 and 29 can be appropriately shaped at the time of design. And the intermediate | middle base 22 is arrange | positioned between the opposing members between the base 21 and the vibration isolation table 23 like illustration. An intermediate base 22 is supported on the base 21 by a support mechanism k1 having a predetermined spring characteristic having a positive spring characteristic, and a predetermined spring characteristic is provided between the intermediate base 22 and the vibration isolation table 23. A magnetic levitation mechanism 24 having the following spring characteristics is arranged. Furthermore, a load support mechanism having a positive spring characteristic k3 constituting the load support mechanism is disposed between the base 21 and the vibration isolation table 23 in the vibration isolation table 23. Each of the support mechanisms having the positive spring characteristics described above is provided with a damping device c1 in parallel as necessary. In this example, the electromagnet constituting the magnetic levitation mechanism is provided on the intermediate stand and the permanent magnet is provided on the vibration isolation table 23. However, this arrangement can be reversed. Moreover, it is also possible to use the air spring which was demonstrated also in the Example mentioned above instead of the spring k3 as a load support mechanism. Furthermore, a spring element having a positive spring characteristic can be arranged in parallel with the magnetic levitation mechanism 24.

図１１は第１０実施例である。第１０実施例は前記第９実施例における支持機構ｋ１と並列に正の剛性を持つリニアアクチュエータ３２を配置したものである。
図１２は第１１実施例である。第１１実施例は前記第９実施例における磁気浮上機構の代わりに負の剛性を持つアクチュエータ３１を配置したものである。
図１３は第１２実施例である。第１２実施例は前記第９実施例における磁気浮上機構の代わりに負の剛性を持つアクチュエータ３１と正のバネ特性を有するバネ要素ｋ２を配置し、さらにベースと中間台との間に配置した支持機構と並列に正の剛性を持つアクチュエータ３２を配置したものである。 FIG. 11 shows a tenth embodiment. In the tenth embodiment, a linear actuator 32 having positive rigidity is arranged in parallel with the support mechanism k1 in the ninth embodiment.
FIG. 12 shows an eleventh embodiment. In the eleventh embodiment, an actuator 31 having negative rigidity is arranged in place of the magnetic levitation mechanism in the ninth embodiment.
FIG. 13 shows a twelfth embodiment. In the twelfth embodiment, instead of the magnetic levitation mechanism in the ninth embodiment, an actuator 31 having a negative rigidity and a spring element k2 having a positive spring characteristic are disposed, and further, a support disposed between the base and the intermediate base. An actuator 32 having positive rigidity is arranged in parallel with the mechanism.

ところで、上記第９〜第１２実施例は、少なくともベース（基台）、中間台（第１部材）、除振テーブル（第２部材）の一組をユニット化して構成したものである。具体的には、ベースと除振テーブルは、共に対向部材を備え、それらの対向部材を連結部材２８、２９で連結して構成し、さらにベースと除振テーブルの対向部材が交互となるように配置され、中央部のベースおよび除振テーブルの対向部材の間に中間台を配置した構成（入れ子式という）となっている。しかしながら、前記のような入れ子式の構造にすると、装置の構造を複雑化すると同時に設計の自由度を狭めることになり、製作に手間やコストがかかる。
このため、以下の述べる第１３実施例〜第１６実施例は、前記第９実施例〜第１２実施例の支持機構と前記図３（第２実施例）〜図９（第８実施例）に示すような荷重支持機構を併用して構成することにより、前記入れ子式の構造を不要とし、より実用性が高いユニットとすることができるものである。 By the way, in the ninth to twelfth embodiments, at least one set of a base (base), an intermediate base (first member), and a vibration isolation table (second member) is formed as a unit. Specifically, both the base and the vibration isolation table are provided with opposing members, the opposing members are connected by connecting members 28 and 29, and the opposing members of the base and the vibration isolation table are alternately arranged. It is the structure (it is called a nesting type) which is arrange | positioned and has arrange | positioned the intermediate | middle stand between the base member of the center part, and the opposing member of the vibration isolation table. However, such a nested structure as described above complicates the structure of the apparatus and at the same time narrows the degree of design freedom, which requires labor and cost for manufacturing.
Therefore, the thirteenth to sixteenth embodiments described below are the same as the support mechanism of the ninth to twelfth embodiments and the FIG. 3 (second embodiment) to FIG. 9 (eighth embodiment). By using a load support mechanism as shown in the figure, the telescopic structure is not necessary, and a more practical unit can be obtained.

図１４は第１３実施例であり、この第１３実施例は前述した第９実施例に示した入れ子式の除振装置と、第２実施例等に示す非入れ子式の構成とを併用して構成したものである。
図１４において、２１は基台（以下ベースという）、２２は第１部材としての中間台、２３は第２部材としての除振テーブルであり、ベース２１および除振テーブル２３は図のように上下に離れて配置され、さらにベース２１と除振テーブル２３との間に中間台が配置されている。ベース２１は、正のバネ特性を有する所定のバネ特性からなる支持機構ｋ１を介して中間台２２を支持されており、さらに中間台２２と除振テーブル２３との間には負のバネ特性を有する所定のバネ特性を有する磁気浮上機構２４が配置されている。さらに、除振テーブル２３とベース２１との間には荷重支持機構を構成する正のバネ特性ｋ3 を有する荷重支持機構が配置されている。そして、前述した正のバネ特性を有する各支持機構には、それぞれ必要に応じて減衰装置ｃ１を並列に設ける。なお、本例では磁気浮上機構を構成する電磁石を除振テーブル２３に、また永久磁石を中間台２２に設けてあるが、この配置を逆にすることも可能である。また、荷重支持機構としてのバネｋ３の代わりに前述した実施例でも説明した空気バネを使用することも可能である。さらに前記磁気浮上機構２４と並列に正のバネ特性を有するバネ要素を配置することもできる。 FIG. 14 shows a thirteenth embodiment. This thirteenth embodiment is a combination of the nested vibration isolator shown in the ninth embodiment and the non-nested structure shown in the second embodiment. It is composed.
In FIG. 14, 21 is a base (hereinafter referred to as a base), 22 is an intermediate base as a first member, 23 is a vibration isolation table as a second member, and the base 21 and the vibration isolation table 23 are vertically moved as shown in the figure. Further, an intermediate platform is disposed between the base 21 and the vibration isolation table 23. The base 21 supports the intermediate base 22 via a support mechanism k1 having a predetermined spring characteristic having a positive spring characteristic. Further, a negative spring characteristic is provided between the intermediate base 22 and the vibration isolation table 23. A magnetic levitation mechanism 24 having a predetermined spring characteristic is disposed. Further, a load support mechanism having a positive spring characteristic k3 constituting the load support mechanism is disposed between the vibration isolation table 23 and the base 21. Each of the support mechanisms having the positive spring characteristics described above is provided with a damping device c1 in parallel as necessary. In this example, the electromagnets constituting the magnetic levitation mechanism are provided on the vibration isolation table 23, and the permanent magnets are provided on the intermediate table 22. However, this arrangement can be reversed. Moreover, it is also possible to use the air spring which was demonstrated also in the Example mentioned above instead of the spring k3 as a load support mechanism. Furthermore, a spring element having a positive spring characteristic can be arranged in parallel with the magnetic levitation mechanism 24.

図１５は第１４実施例である。第１４実施例は前記第１３実施例における支持機構ｋ１と並列に正の剛性を持つリニアアクチュエータ３２を配置したものである。
図１６は第１５実施例である。第１５実施例は前記第１３実施例における磁気浮上機構の代わりに負の剛性を持つアクチュエータ３１を配置したものである。
図１７は第１６実施例である。第１６実施例は前記第１３実施例における磁気浮上機構の代わりに負の剛性を持つアクチュエータ３１と正のバネ特性を有するバネ要素ｋ２を配置し、さらにベースと中間台との間に配置した支持機構と並列に正の剛性を持つアクチュエータ３２を配置したものである。 FIG. 15 shows a fourteenth embodiment. In the fourteenth embodiment, a linear actuator 32 having positive rigidity is arranged in parallel with the support mechanism k1 in the thirteenth embodiment.
FIG. 16 shows a fifteenth embodiment. In the fifteenth embodiment, an actuator 31 having negative rigidity is arranged instead of the magnetic levitation mechanism in the thirteenth embodiment.
FIG. 17 shows a sixteenth embodiment. In the sixteenth embodiment, instead of the magnetic levitation mechanism in the thirteenth embodiment, an actuator 31 having a negative rigidity and a spring element k2 having a positive spring characteristic are arranged, and further, a support arranged between the base and the intermediate base. An actuator 32 having positive rigidity is arranged in parallel with the mechanism.

上記ユニット化した除振装置の使用方法を図１８、図１９に示す。図１８はテーブルの脚と平行にユニット化した除振装置を配置した例であり、また、図１９はパラレルリンクを利用した６自由度アクティブ除振装置の例である。   18 and 19 show how to use the unitized vibration isolator. FIG. 18 shows an example in which a vibration isolator unitized in parallel with the legs of the table is arranged, and FIG. 19 shows an example of a 6-DOF active vibration isolator using a parallel link.

以上、本発明の除振方法およびその装置の実施の形態を説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内で、中間台および除振テーブルの形状、形式、電磁石および永久磁石の形状、形式およびそれらの配設形態（電磁石を中間台あるいは除振テーブルに設置するか、永久磁石を除振テーブルあるいは中間台に設置するか、永久磁石に加えて強磁性体を併設するか、もしくは永久磁石を電磁石の鉄心に組み込んで除振テーブルあるいは中間台のいずれか一方にのみ設置し、他方には強磁性体を設置するように構成してもよい）、アクチュエータ、バネおよび減衰装置の形状、形式およびその中間台への配設形態（床と中間台との間にはバネに加えて適宜の減衰装置を併設してもよい）、ゼロパワー特性を有する磁気浮上手段、アクチュエータの制御手段（変位センサの種類、制御回路の形式、電力増幅形態およびそれらによるアクチュエータの制御形態）、除振の方向（前述の各実施の形態では、主として垂直方向の除振について説明したが、水平方向の除振、あるいは垂直方向および水平方向を同時に除振するように構成できることは言うまでもない。）等については適宜選定できる。また、床は所謂基台のことであり、また中間台、除振テーブルの形状も適宜形状のものを選択できる。さらに、正の剛性を有する支持機構（バネ要素）としては、ゴム等を含むパッシブな弾性体や正の剛性を持つアクチュエータを使用することができる。また、負の剛性を持つ磁気浮上機構として負の剛性をもつようにアクティブ制御された各種アクチュエータを使用することができる。   The embodiments of the vibration isolation method and apparatus of the present invention have been described above. However, within the scope of the present invention, the shape and type of the intermediate platform and the vibration isolation table, the shape and type of the electromagnet and the permanent magnet, and Arrangement of them (electromagnets are installed on an intermediate stand or vibration isolation table, permanent magnets are installed on a vibration isolation table or intermediate stand, a ferromagnetic material is added to the permanent magnets, or permanent magnets are It may be configured to be incorporated in the iron core of the electromagnet and installed only on one of the vibration isolation table or the intermediate table, and the other may be configured to install a ferromagnetic material), the shape, type, and type of actuator, spring and damping device Arrangement form on the intermediate platform (an appropriate damping device may be provided in addition to the spring between the floor and the intermediate platform), magnetic levitation means having zero power characteristics, and control means for the actuator (Displacement sensor type, control circuit type, power amplification mode and actuator control mode by them), direction of vibration isolation (in each of the above-described embodiments, vibration isolation in the vertical direction has been mainly described. Needless to say, it can be configured to perform vibration isolation or vibration isolation in the vertical and horizontal directions at the same time. The floor is a so-called base, and the intermediate base and the vibration isolation table can be appropriately shaped. Furthermore, as a support mechanism (spring element) having positive rigidity, a passive elastic body including rubber or an actuator having positive rigidity can be used. Also, various actuators that are actively controlled to have negative stiffness can be used as the magnetic levitation mechanism having negative stiffness.

また本発明はその精神また主要な特徴から逸脱することなく、他の色々な形で実施することができる。そのため前述の実施例は単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。更に特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。   In addition, the present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit and main features thereof. For this reason, the above-described embodiments are merely examples, and should not be interpreted in a limited manner. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.

本発明は、
（１）半導体露光装置やレーザー加工装置などの精密機器・装置
（２）電子顕微鏡、ＳＴＭ、ＡＦＭなどの超精密計測
（３）超微細加工分野
等に利用することができる。 The present invention
(1) Precision equipment and devices such as semiconductor exposure devices and laser processing devices (2) Ultra-precision measurement such as electron microscope, STM, AFM, etc. (3) It can be used in the field of ultra-fine processing.

本発明の原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of this invention. 本発明の除振装置の第１実施例を示す図である。It is a figure which shows 1st Example of the vibration isolator of this invention. 本発明の除振装置の第２実施例を示す図である。It is a figure which shows 2nd Example of the vibration isolator of this invention. 本発明の除振装置の第３実施例を示す図である。It is a figure which shows 3rd Example of the vibration isolator of this invention. 本発明の除振装置の第４実施例を示す図である。It is a figure which shows 4th Example of the vibration isolator of this invention. 本発明の除振装置の第５実施例を示す図である。It is a figure which shows 5th Example of the vibration isolator of this invention. 本発明の除振装置の第６実施例を示す図である。It is a figure which shows 6th Example of the vibration isolator of this invention. 本発明の除振装置の第７実施例を示す図である。It is a figure which shows 7th Example of the vibration isolator of this invention. 本発明の除振装置の第８実施例を示す図である。It is a figure which shows 8th Example of the vibration isolator of this invention. 本発明の除振装置の第９実施例を示す図である。It is a figure which shows 9th Example of the vibration isolator of this invention. 本発明の除振装置の第１０実施例を示す図である。It is a figure which shows 10th Example of the vibration isolator of this invention. 本発明の除振装置の第１１実施例を示す図である。It is a figure which shows 11th Example of the vibration isolator of this invention. 本発明の除振装置の第１２実施例を示す図である。It is a figure which shows 12th Example of the vibration isolator of this invention. 本発明の除振装置の第１３実施例を示す図である。It is a figure which shows 13th Example of the vibration isolator of this invention. 本発明の除振装置の第１４実施例を示す図である。It is a figure which shows 14th Example of the vibration isolator of this invention. 本発明の除振装置の第１５実施例を示す図である。It is a figure which shows 15th Example of the vibration isolator of this invention. 本発明の除振装置の第１６実施例を示す図である。It is a figure which shows 16th Example of the vibration isolator of this invention. パッシブ除振装置にユニット型除振装置を付加した図である。It is the figure which added the unit type vibration isolator to the passive vibration isolator. パラレルリンクを利用した６自由度アクティブ除振装置である。This is a 6-DOF active vibration isolator using a parallel link. 従来のバネ系の除振システムの図である。It is a diagram of a conventional spring-based vibration isolation system. 従来のアクティブ除振システムの説明図である。It is explanatory drawing of the conventional active vibration isolation system.

符号の説明Explanation of symbols

１、２１ ベース（床、基台、第１部材）
２、２２ 中間台
３、２３ 除振テーブル（第２部材）
４、２４ 磁気浮上機構
５、２５ 荷重支持機構
６ ２６ 永久磁石
７ ２７ 電磁石
８、１０、Ａ１ アクチュエータ（リニアアクチュエータ）
９ 空気バネ
２８、２９ 連結部材
３１ 負の剛性を持つアクチュエータ
３２ 正の剛性を持つアクチュエータ
ｋ1 〜 ｋ3 支持機構（バネ要素）
ｃ1 〜 ｃ3 減衰装置
1,21 base (floor, base, first member)
2, 22 Intermediate stand 3, 23 Vibration isolation table (second member)
4, 24 Magnetic levitation mechanism 5, 25 Load support mechanism 6 26 Permanent magnet 7 27 Electromagnet 8, 10, A1 Actuator (linear actuator)
9 Air springs 28, 29 Connecting member 31 Actuator having negative rigidity 32 Actuator having positive rigidity k1 to k3 Support mechanism (spring element)
c1 to c3 damping device

Claims (30)

ベースと第１部材との間に正のバネ特性を有する支持機構を設けてベースから第１部材に伝わる振動を絶縁し、
第１部材と第２部材との間に負のバネ特性を有する支持機構を設けて第１部材と第２部材との間を除振し、
前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有する支持機構を制御し、
さらに、前記ベースと前記第２部材との間には正のバネ特性を有する荷重支持機構を前記支持機構と並列に設けて第２部材に作用する荷重を受けるように構成することにより、
直動外乱に対して略無限大の剛性を有せしめるとともに、ベースからの地動外乱による振動を絶縁することを特徴とする除振方法。 A support mechanism having a positive spring characteristic is provided between the base and the first member to insulate vibration transmitted from the base to the first member,
A support mechanism having a negative spring characteristic is provided between the first member and the second member to dampen the vibration between the first member and the second member;
Controlling a support mechanism having negative spring characteristics so that the absolute values of the positive spring characteristics and the negative spring characteristics are equal;
Further, a load support mechanism having a positive spring characteristic is provided between the base and the second member in parallel with the support mechanism so as to receive a load acting on the second member.
A vibration isolation method characterized by having almost infinite rigidity against a linear motion disturbance and insulating a vibration caused by a ground motion disturbance from the base. ベースと第１部材との間に正のバネ特性を有する支持機構を設けてベースから第１部材に伝わる振動を絶縁し、
前記第１部材と第２部材との間に負のバネ特性を有する永久磁石と電磁石とから構成されてゼロパワー特性を有する磁気浮上機構を設けて第１部材と第２部材との間を除振し、
前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有する磁気浮上機構を制御し、
さらに、前記ベースと前記第２部材との間には正のバネ特性を有する荷重支持機構を前記支持機構と前記磁気浮上機構とに並列に設けて第２部材に作用する荷重を受けるように構成することにより、
直動外乱に対して略無限大の剛性を有せしめるとともに、ベースからの地動外乱による振動を絶縁することを特徴とする除振方法。 A support mechanism having a positive spring characteristic is provided between the base and the first member to insulate vibration transmitted from the base to the first member,
A magnetic levitation mechanism having a zero power characteristic is provided between the first member and the second member, which is composed of a permanent magnet having a negative spring characteristic and an electromagnet, and the gap between the first member and the second member is removed. Shake,
Controlling a magnetic levitation mechanism having negative spring characteristics so that the absolute values of the positive spring characteristics and the negative spring characteristics are equal;
Further, a load support mechanism having a positive spring characteristic is provided between the base and the second member in parallel with the support mechanism and the magnetic levitation mechanism so as to receive a load acting on the second member. By doing
A vibration isolation method characterized by having almost infinite rigidity against a linear motion disturbance and insulating a vibration caused by a ground motion disturbance from the base. ベースと第１部材との間に正のバネ特性を有する支持機構を設けてベースから第１部材に伝わる振動を絶縁し、
前記第１部材と第２部材との間には負のバネ特性を有する永久磁石と電磁石とから構成されてゼロパワー特性を有する磁気浮上機構と正のバネ特性を有するバネとを互いに並列に設けて第１部材と第２部材との間を除振し、
前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有する磁気浮上機構を制御し、
さらに、前記ベースと前記第２部材との間には正のバネ特性を有する荷重支持機構を前記支持機構と前記磁気浮上機構とに並列に設けて第２部材に作用する荷重を受けるように構成することにより、
直動外乱に対して略無限大の剛性を有せしめるとともに、ベースからの地動外乱による振動を絶縁することを特徴とする除振方法。 A support mechanism having a positive spring characteristic is provided between the base and the first member to insulate vibration transmitted from the base to the first member,
A magnetic levitation mechanism having a zero power characteristic and a spring having a positive spring characteristic are provided in parallel with each other between the first member and the second member, which is composed of a permanent magnet having a negative spring characteristic and an electromagnet. To isolate the vibration between the first member and the second member,
Controlling a magnetic levitation mechanism having negative spring characteristics so that the absolute values of the positive spring characteristics and the negative spring characteristics are equal;
Further, a load support mechanism having a positive spring characteristic is provided between the base and the second member in parallel with the support mechanism and the magnetic levitation mechanism so as to receive a load acting on the second member. By doing
A vibration isolation method characterized by having almost infinite rigidity against a linear motion disturbance and insulating a vibration caused by a ground motion disturbance from the base. ベースと第１部材との間に正のバネ特性を有し並列に配置されたリニアアクチュエータとバネとからなる支持機構を設け、
前記第１部材と第２部材との間には負のバネ特性を有する永久磁石と電磁石とから構成されるゼロパワー特性を有する磁気浮上機構を設けて第１部材と第２部材との間を除振し、前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有する磁気浮上機構を制御し、
さらに、前記ベースと前記第２部材との間に正のバネ特性を有する荷重支持機構を前記支持機構と前記磁気浮上機構とに並列に設けて第２部材に作用する荷重を受けるように構成することにより、
直動外乱に対して略無限大の剛性を有せしめるとともに、ベースからの地動外乱による振動を絶縁することを特徴とする除振方法。 A support mechanism comprising a linear actuator and a spring having a positive spring characteristic and arranged in parallel is provided between the base and the first member,
Between the first member and the second member, a magnetic levitation mechanism having a zero power characteristic composed of a permanent magnet having a negative spring characteristic and an electromagnet is provided between the first member and the second member. Vibration isolation, controlling the magnetic levitation mechanism having a negative spring characteristic so that the absolute value of the positive spring characteristic and the negative spring characteristic are equal,
Further, a load support mechanism having a positive spring characteristic is provided between the base and the second member in parallel with the support mechanism and the magnetic levitation mechanism so as to receive a load acting on the second member. By
A vibration isolation method characterized by having almost infinite rigidity against a linear motion disturbance and insulating a vibration caused by a ground motion disturbance from the base. ベースと第１部材との間に正のバネ特性を有するバネ要素を設け、
前記第１部材と第２部材との間に負のバネ特性を有する永久磁石と電磁石とから構成されるゼロパワー特性を有する磁気浮上機構を配置して第１部材と第２部材との間を除振し、前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有する磁気浮上機構を制御し、
さらに、ベースと第２部材との間に正のバネ特性を有する空気バネからなる荷重支持機構を前記バネ要素と前記磁気浮上機構とに並列に設けて第２部材に作用する荷重を受けるように構成することにより、
直動外乱に対して略無限大の剛性を有せしめるとともに、ベースからの地動外乱による振動を絶縁することを特徴とする除振方法。 A spring element having a positive spring characteristic is provided between the base and the first member;
A magnetic levitation mechanism having a zero power characteristic composed of a permanent magnet having a negative spring characteristic and an electromagnet is disposed between the first member and the second member, and the gap between the first member and the second member. Vibration isolation, controlling the magnetic levitation mechanism having a negative spring characteristic so that the absolute value of the positive spring characteristic and the negative spring characteristic are equal,
Further, a load support mechanism comprising an air spring having a positive spring characteristic is provided between the base and the second member in parallel with the spring element and the magnetic levitation mechanism so as to receive a load acting on the second member. By configuring
A vibration isolation method characterized by having almost infinite rigidity against a linear motion disturbance and insulating a vibration caused by a ground motion disturbance from the base. ベースに正のバネ特性を有するバネ要素により支持される中間台と、
前記中間台に対して負のバネ特性を有する永久磁石と電磁石とから構成されて前記中間台と除振テーブルとの間を除振するゼロパワー特性を有する磁気浮上機構により支持された除振テーブルと、
前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有する磁気浮上機構を制御する制御装置とを備え、
前記ベースと前記除振テーブルとの間には正のバネ特性を有する荷重支持機構を前記バネ要素と前記磁気浮上機構とに並列に配置して前記除振テーブルに作用する荷重を受けるように構成することにより、
直動外乱に対して略無限大の剛性を有せしめるとともに、ベースからの地動外乱による振動を絶縁することを特徴とする除振装置。 An intermediate stage supported by a spring element having positive spring characteristics on the base;
An anti-vibration table comprised of a permanent magnet and an electromagnet having a negative spring characteristic with respect to the intermediate platform and supported by a magnetic levitation mechanism having a zero power characteristic for isolating between the intermediate platform and the anti-vibration table When,
A control device for controlling a magnetic levitation mechanism having a negative spring characteristic so that the absolute values of the positive spring characteristic and the negative spring characteristic are equal;
A load support mechanism having a positive spring characteristic is disposed between the base and the vibration isolation table in parallel with the spring element and the magnetic levitation mechanism so as to receive a load acting on the vibration isolation table. By doing
An anti-vibration device characterized by having infinite rigidity against linear motion disturbance and insulating vibration caused by ground motion disturbance from the base. ベースに正のバネ特性を有するバネ要素により支持される中間台と、
前記中間台に対して負のバネ特性を有する永久磁石と電磁石とから構成されて前記中間台と除振テーブルとの間を除振するゼロパワー特性を有する磁気浮上機構とこれに並列に配置した正のバネ特性を有するバネとによって支持された除振テーブルと、
前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有する磁気浮上機構を制御する制御装置とを備え、
前記ベースと前記除振テーブルとの間に正のバネ特性を有する荷重支持機構を前記バネ要素と前記磁気浮上機構と前記バネに並列に配置して前記除振テーブルに作用する荷重を受けるように構成することにより、
直動外乱に対して略無限大の剛性を有せしめるとともに、ベースからの地動外乱による振動を絶縁することを特徴とする除振装置。 An intermediate stage supported by a spring element having positive spring characteristics on the base;
A magnetic levitation mechanism comprising a permanent magnet having a negative spring characteristic with respect to the intermediate platform and an electromagnet and having a zero power characteristic for vibration isolation between the intermediate platform and the vibration isolation table is arranged in parallel with this. A vibration isolation table supported by a spring having positive spring characteristics;
A control device for controlling a magnetic levitation mechanism having a negative spring characteristic so that the absolute values of the positive spring characteristic and the negative spring characteristic are equal;
A load support mechanism having a positive spring characteristic is disposed between the base and the vibration isolation table in parallel with the spring element, the magnetic levitation mechanism, and the spring so as to receive a load acting on the vibration isolation table. By configuring
An anti-vibration device characterized by having infinite rigidity against linear motion disturbance and insulating vibration caused by ground motion disturbance from the base. ベースに共に正のバネ特性を有し並列に配置されたリニアアクチュエータとバネとからなる支持機構によって支持された中間台と、
前記中間台に対して負のバネ特性を有する永久磁石と電磁石とから構成されて前記中間台と除振テーブルとの間を除振するゼロパワー特性を有する磁気浮上機構によって支持された除振テーブルとを備え、
前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有する磁気浮上機構を制御する制御装置とを備え、
前記ベースと前記除振テーブルとの間に正のバネ特性を有する荷重支持機構を前記支持機構と前記磁気浮上機構とに並列に配置して前記除振テーブルに作用する荷重を受けるように構成することにより、
直動外乱に対して略無限大の剛性を有せしめるとともに、ベースからの地動外乱による振動を絶縁することを特徴とする除振装置。 An intermediate platform supported by a support mechanism comprising a linear actuator and a spring both having a positive spring characteristic on the base and arranged in parallel;
An anti-vibration table comprised of a permanent magnet and an electromagnet having a negative spring characteristic with respect to the intermediate platform and supported by a magnetic levitation mechanism having a zero power characteristic for isolating between the intermediate platform and the anti-vibration table And
A control device for controlling a magnetic levitation mechanism having a negative spring characteristic so that the absolute values of the positive spring characteristic and the negative spring characteristic are equal;
A load support mechanism having a positive spring characteristic is arranged between the base and the vibration isolation table in parallel with the support mechanism and the magnetic levitation mechanism so as to receive a load acting on the vibration isolation table. By
An anti-vibration device characterized by having infinite rigidity against linear motion disturbance and insulating vibration caused by ground motion disturbance from the base. 前記荷重支持機構は、
正のバネ特性を有するバネ要素とそのバネ要素に並列に設けた所定の減衰率の減衰装置とから構成されていることを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれかに記載の除振装置。 The load support mechanism is
The vibration isolation device according to any one of claims 6 to 8, comprising a spring element having a positive spring characteristic and a damping device having a predetermined damping rate provided in parallel with the spring element. apparatus. 前記荷重支持機構は、
正のバネ特性を有する空気バネであることを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれかに記載の除振装置。 The load support mechanism is
The vibration isolator according to any one of claims 6 to 8, wherein the vibration isolator is a pneumatic spring having a positive spring characteristic. 前記ベースと中間台との間に、前記正のバネ特性を有するバネ要素と併設して所定の減衰率の減衰装置を設置したことを特徴とする請求項６〜請求項１０のいずれかに記載の除振装置。 11. The damping device having a predetermined damping rate is installed between the base and the intermediate base in parallel with the spring element having the positive spring characteristic. 11. Vibration isolator. 前記磁気浮上機構を構成する電磁石の吸引力は除振テーブルへ作用する荷重の増減に応じて増減するように構成したことを特徴とする請求項６〜請求項１１のいずれかに記載の除振装置。 The vibration isolation device according to any one of claims 6 to 11, wherein the attraction force of the electromagnet constituting the magnetic levitation mechanism is configured to increase or decrease in accordance with an increase or decrease of a load acting on the vibration isolation table. apparatus. 前記ベースと前記除振テーブルは共に対向部材を連結部材で連結して構成され、
さらにベースと除振テーブルの対向部材が交互に成るように配置され、
中央部のベースおよび除振テーブルの対向部材の間に中間台を配置したことを特徴とする請求項６〜請求項１２のいずれかに記載の除振装置。 Both the base and the vibration isolation table are configured by connecting opposing members with a connecting member,
Furthermore, the opposing members of the base and the vibration isolation table are arranged alternately,
The vibration isolator according to any one of claims 6 to 12, wherein an intermediate stand is disposed between the central base and the opposing member of the vibration isolation table. 前記ベースは除振装置を形成する床であることを特徴とする請求項６〜請求項１３のいずれかに記載の除振装置。 The vibration isolation device according to any one of claims 6 to 13, wherein the base is a floor forming a vibration isolation device. 少なくとも前記ベース、前記中間台、前記除振テーブルの一組を一つのユニットとしてまとめて構成したことを特徴とする請求項６〜請求項１３のいずれかに記載の除振装置。 The vibration isolator according to any one of claims 6 to 13, wherein at least one set of the base, the intermediate platform, and the vibration isolation table is configured as one unit. ベースと第１部材との間に正のバネ特性を有する支持機構を配設してベースから第１部材に伝わる振動を絶縁するとともに、
前記第１部材と第２部材との間にアクチュエータと制御装置から構成される支持機構により負のバネ特性を付与することにより、
前記第１部材から第２部材に伝わる振動を絶縁し、
前記制御装置により前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有するアクチュエータを制御し、
さらに、前記ベースと第２部材との間に正のバネ特性を有する荷重支持機構を配置して、前記第２部材に作用する荷重の一部を前記荷重支持機構により支持することを特徴とする除振方法。 A support mechanism having a positive spring characteristic is disposed between the base and the first member to insulate vibration transmitted from the base to the first member,
By providing a negative spring characteristic between the first member and the second member by a support mechanism including an actuator and a control device,
Insulate vibration transmitted from the first member to the second member;
Controlling an actuator having a negative spring characteristic so that the absolute value of the positive spring characteristic and the negative spring characteristic is equalized by the control device;
Furthermore, a load support mechanism having a positive spring characteristic is disposed between the base and the second member, and a part of the load acting on the second member is supported by the load support mechanism. Vibration isolation method. ベースと第１部材との間に正のバネ特性を有する支持機構を配設してベースから第１部材に伝わる振動を絶縁し、
さらに前記第１部材と第２部材との間にアクチュエータと制御装置から構成される支持機構により負のバネ特性を付与するとともに、
前記第１部材と第２部材との間に正のバネ特性を有するバネ要素を配置することにより、前記第１部材から第２部材に伝わる振動を絶縁し、
前記制御装置により前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有するアクチュエータを制御し、
さらに、前記ベースと第２部材との間に正のバネ特性を有する荷重支持機構を配置して、前記第２部材に作用する荷重の一部を前記荷重支持機構により支持することを特徴とする除振方法。 A support mechanism having a positive spring characteristic is disposed between the base and the first member to insulate vibration transmitted from the base to the first member,
Furthermore, while providing a negative spring characteristic between the first member and the second member by a support mechanism composed of an actuator and a control device,
By disposing a spring element having a positive spring characteristic between the first member and the second member, the vibration transmitted from the first member to the second member is insulated,
Controlling an actuator having a negative spring characteristic so that the absolute value of the positive spring characteristic and the negative spring characteristic is equalized by the control device;
Furthermore, a load support mechanism having a positive spring characteristic is disposed between the base and the second member, and a part of the load acting on the second member is supported by the load support mechanism. Vibration isolation method. ベースと第１部材との間に正のバネ特性を有する支持機構とリニアアクチュエータとを配設してベースから第１部材に伝わる振動を絶縁し、
さらに前記第１部材と第２部材との間にアクチュエータと制御装置から構成される支持機構により負のバネ特性を付与するとともに、
前記第１部材と第２部材との間に前記アクチュエータと並列に正のバネ特性を有するバネ要素を配置することにより、
前記第１部材から第２部材に伝わる振動を絶縁し、
前記制御装置により前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有するアクチュエータを制御し、
さらに、前記ベースと第２部材との間に正のバネ特性を有する荷重支持機構を配置して、第２部材に作用する荷重の一部を前記荷重支持機構により支持することを特徴とする除振方法。 A support mechanism having a positive spring characteristic and a linear actuator are disposed between the base and the first member to insulate vibration transmitted from the base to the first member,
Furthermore, while providing a negative spring characteristic between the first member and the second member by a support mechanism composed of an actuator and a control device,
By disposing a spring element having a positive spring characteristic in parallel with the actuator between the first member and the second member,
Insulate vibration transmitted from the first member to the second member;
Controlling an actuator having a negative spring characteristic so that the absolute value of the positive spring characteristic and the negative spring characteristic is equalized by the control device;
Furthermore, a load support mechanism having a positive spring characteristic is disposed between the base and the second member, and a part of the load acting on the second member is supported by the load support mechanism. Shaking method. ベースに所定の正のバネ特性を有するバネ要素により支持される中間台と、
前記中間台に対してアクチュエータと制御装置から構成されて所定の負のバネ特性を有する支持機構により支持される除振テーブルとを備え、
前記制御装置により前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有するアクチュエータを制御し、
前記ベースと前記除振テーブルとの間には正のバネ特性を有する荷重支持機構を配置して、
除振テーブルに作用する荷重の一部を前記荷重支持機構により支持することを特徴とする除振装置。 An intermediate platform supported by a spring element having a predetermined positive spring characteristic on the base;
An anti-vibration table comprised of an actuator and a control device for the intermediate platform and supported by a support mechanism having a predetermined negative spring characteristic;
Controlling an actuator having a negative spring characteristic so that the absolute value of the positive spring characteristic and the negative spring characteristic is equalized by the control device;
A load support mechanism having a positive spring characteristic is disposed between the base and the vibration isolation table,
A vibration isolation device, wherein a part of a load acting on a vibration isolation table is supported by the load support mechanism. ベースに所定の正のバネ特性を有するバネ要素とリニアアクチュエータとにより支持される中間台と、
前記中間台に対してアクチュエータと制御装置から構成されて負のバネ特性を有する支持機構により支持される除振テーブルとを備え、
前記制御装置により前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有するアクチュエータを制御し、
前記ベースと前記除振テーブルとの間には正のバネ特性を有する荷重支持機構を配置して、
除振テーブルに作用する荷重の一部を前記荷重支持機構により支持することを特徴とする除振装置。 An intermediate platform supported by a spring element having a predetermined positive spring characteristic on the base and a linear actuator;
An anti-vibration table comprised of an actuator and a control device with respect to the intermediate platform and supported by a support mechanism having negative spring characteristics;
Controlling an actuator having a negative spring characteristic so that the absolute value of the positive spring characteristic and the negative spring characteristic is equalized by the control device;
A load support mechanism having a positive spring characteristic is disposed between the base and the vibration isolation table,
A vibration isolation device, wherein a part of a load acting on a vibration isolation table is supported by the load support mechanism. ベースに所定の正のバネ特性を有するバネ要素により支持される複数の中間台と、
前記複数の中間台に対してアクチュエータと制御装置から構成されて所定の負のバネ特性を有する支持機構により支持される除振テーブルとを備え、
前記制御装置により前記正のバネ特性と前記負のバネ特性の絶対値が等しくなるように負のバネ特性を有するアクチュエータを制御し、
前記ベースと前記除振テーブルとの間には正のバネ特性を有する荷重支持機構を配置して、
除振テーブルに作用する荷重の一部を前記荷重支持機構により支持することを特徴とする除振装置。 A plurality of intermediate platforms supported by spring elements having predetermined positive spring characteristics on the base;
An anti-vibration table comprised of an actuator and a control device for the plurality of intermediate stands and supported by a support mechanism having a predetermined negative spring characteristic;
Controlling an actuator having a negative spring characteristic so that the absolute value of the positive spring characteristic and the negative spring characteristic is equalized by the control device;
A load support mechanism having a positive spring characteristic is disposed between the base and the vibration isolation table,
A vibration isolation device, wherein a part of a load acting on a vibration isolation table is supported by the load support mechanism. 前記中間台と前記除振テーブルとの間に設ける支持機構（アクチュエータ）と並列に正のバネ特性を有するバネ要素を備えた、
ことを特徴とする請求項１９〜請求項２１のいずれかに記載の除振装置。 A spring element having a positive spring characteristic is provided in parallel with a support mechanism (actuator) provided between the intermediate table and the vibration isolation table.
The vibration isolator according to any one of claims 19 to 21. 前記ベースと前記除振テーブルとは共に対向部材を連結部材で連結して構成され、
さらにベースと除振テーブルの対向部材が交互となるように配置され、
中央部のベースおよび除振テーブルの対向部材の間に前記中間台を配置したことを特徴とする請求項１９〜請求項２２のいずれかに記載の除振装置。 The base and the vibration isolation table are both configured by connecting opposing members with a connecting member,
Furthermore, the opposing members of the base and the vibration isolation table are arranged alternately,
The vibration isolator according to any one of claims 19 to 22, wherein the intermediate base is disposed between a base at a central portion and an opposing member of the vibration isolation table. 前記ベースは前記除振装置を形成する床であることを特徴とする請求項１９〜請求項２３のいずれかに記載の除振装置。 The vibration isolator according to any one of claims 19 to 23, wherein the base is a floor forming the vibration isolator. 少なくとも前記ベース、前記中間台、前記除振テーブルの一組を一つのユニットとしてまとめて構成したことを特徴とする請求項１９〜請求項２４のいずれかに記載の除振装置。 25. The vibration isolation device according to claim 19, wherein at least one set of the base, the intermediate base, and the vibration isolation table is configured as one unit. 前記荷重支持機構は、
正のバネ特性を有するバネとそのバネに並列に設けた所定の減衰率の減衰装置とから構成されていることを特徴とする請求項１９〜請求項２５のいずれかに記載の除振装置。 The load support mechanism is
The vibration isolation device according to any one of claims 19 to 25, comprising a spring having a positive spring characteristic and a damping device having a predetermined damping rate provided in parallel with the spring. 前記荷重支持機構は、
正のバネ特性を有する空気バネであることを特徴とする請求項１９〜請求項２５のいずれかに記載の除振装置。 The load support mechanism is
The vibration isolator according to any one of claims 19 to 25, wherein the vibration isolator is an air spring having a positive spring characteristic. 前記ベースと前記中間台との間に、前記正のバネ特性を有するバネと併設して所定の減衰率の減衰装置を設置したことを特徴とする請求項１９〜請求項２５のいずれかに記載の除振装置。 26. A damping device having a predetermined damping rate is installed between the base and the intermediate base in parallel with the spring having the positive spring characteristic. Vibration isolator. 前記中間台に設けられたアクチュエータの伸びを除振テーブルへ作用する荷重の増減に応じて増減させるように構成したことを特徴とする請求項１９〜請求項２８のいずれかに記載の除振装置。 The vibration isolator according to any one of claims 19 to 28, wherein the extension of the actuator provided on the intermediate platform is increased or decreased according to an increase or decrease of a load acting on the vibration isolation table. . 前記アクチュエータがボイスコイルモータ、リニアモータ、空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータ等のリニアアクチュエータであり、
前記制御装置が変位センサおよび制御回路ならびに電力増幅器から構成されたことを特徴とする請求項１９〜請求項２９のいずれかに記載の除振装置。 The actuator is a linear actuator such as a voice coil motor, linear motor, pneumatic actuator, hydraulic actuator,
30. The vibration isolation device according to claim 19, wherein the control device includes a displacement sensor, a control circuit, and a power amplifier.
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