JP5820621B2

JP5820621B2 - 載置台の振動抑制装置及び載置台の振動抑制方法

Info

Publication number: JP5820621B2
Application number: JP2011119198A
Authority: JP
Inventors: 仁士松下; 宏和吉岡; 良典高橋
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2010-06-09
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2015-11-24
Anticipated expiration: 2031-05-27
Also published as: JP2012017846A; WO2011155544A1; MY167037A

Description

本発明は、載置台の振動抑制装置及び載置台の振動抑制方法に関する。

超ＬＳＩや液晶ディスプレイなどの精密機器の製造装置では、嫌振機器類（以下機器類と記す。）が載せられる載置台に周辺機器等による床振動が伝わらないように、空気バネ等で柔らかく載置台を支持して床振動を抑制している。

しかし、空気バネ等で柔らかく載置台を支持した場合、載置台に設置された機器類自身の走行による重心移動や、機器類の稼動に伴い発生する衝撃力等に基づく載置台の振動を防止することができない。この課題を解決するため、例えば、圧電素子を載置台に貼り付け、圧電素子で振動エネルギーを電気エネルギーに変換し、載置台の振動を抑制する方法が提案されている（特許文献１）。

しかし、特許文献１の方法は、振動エネルギーを電気エネルギーに変換して消費するだけに過ぎない。

特開２０００−３５７８２４号公報

本発明は、上記事実に鑑み、載置された機器類の移動等に伴い発生する載置台の振動を抑制することを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る載置台の振動抑制装置は、機器類が載せられ振動吸収手段によって架台に支持された載置台に固定された固定部材と、前記固定部材の両面と所定の隙間を開けて前記架台に設けられ、前記固定部材に向かって移動し、前記固定部材を両面から挟んで前記載置台を支持する挟持手段と、前記載置台の振動を検知して信号を出力するセンシング手段と、前記センシング手段からの前記信号に基づき、前記挟持手段を移動させる制御手段と、を有する載置台の振動抑制装置であって、前記挟持手段は、前記固定部材の両面に頂部が対向するように配置されたアーチ部材と、前記アーチ部材に設けられ、前記アーチ部材の曲率を変えて前記頂部を前記固定部材側に移動させるアクチュエータと、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、載置台に固定された固定部材の両面に、固定部材と所定の隙間を開けて挟持手段が設けられている。センシング手段が載置台の振動を検出すると、制御手段がセンシング手段からの信号に基づいて、挟持手段を固定部材に向けて移動させ、固定部材を両側から挟んで支持することができる。
これにより、載置台に載置された機器類の移動等に伴い発生する、載置台の振動を抑制することができる。
また、挟持手段を構成するアーチ部材は、固定部材の両面に頂部を対向させて配置され、アーチ部材の曲率を変えて頂部を固定部材側に移動させるアクチュエータが設けられている。
これにより、アクチュエータでアーチ部材の曲率を変えて頂部を固定部材側に移動させ、アーチ部材により固定部材を両面から挟み、載置台の振動を抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の載置台の振動抑制装置において、前記アクチュエータは、前記アーチ部材に接合され、印加電圧に基づいて伸縮する膜型圧電素子であることを特徴としている。
請求項２に記載の発明によれば、アーチ部材に接合された膜型圧電素子が、印加電圧に基づいて伸縮され、曲率を変えてアーチ部材の頂部を固定部材側に移動させる。
即ち、膜型圧電素子に印加する電圧を制御することで、膜型圧電素子を、アーチ部材の曲率の大きさを変えるアクチュエータとして作用させることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の載置台の振動抑制装置において、前記頂部に支持され、前記膜型圧電素子の上方に架け渡された受け部材が前記固定部材を支持することを特徴としている。
これにより、受け部材が固定部材を支持するので、膜型圧電素子の損傷が防止される。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の載置台の振動抑制装置において、前記アーチ部材の端部は、前記架台にスライド可能に取り付けられ、前記架台には前記端部をロックするロック手段が設けられていることを特徴としている。
請求項４に記載の発明によれば、アーチ部材の端部がスライド可能に架台に取り付けられている。これにより、アーチ部材の曲率の変更が容易になり、固定部材側への頂部の移動が確保される。また、ロック手段によりアーチ部材の端部が架台にロックされる。これにより、アクチュエータの拘束力を上回る衝撃力が載置台から伝播されても、アーチ部材の形状が維持される。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の載置台の振動抑制装置において、前記アーチ部材は、鋼板を湾曲させて形成されたアーチ支持板であり、前記固定部材の上側に配置された前記アーチ支持板の頂部の稜線と、下側に配置された前記アーチ支持板の頂部の稜線が直交していることを特徴としている。
これにより、アーチ支持板の配置方向の選択の自由度が高くなり、挟持手段の小型化が図れる。

請求項６に記載の発明は、請求項２〜５のいずれか１項に記載の載置台の振動抑制装置において、前記センシング手段は、前記固定部材の振動で前記アーチ部材が変形され歪が発生したとき、前記歪を検知して電圧を発生させるセンシング用の膜型圧電素子、又はセンシング機能とアクチュエータ機能を合わせ持つ膜型圧電素子であり、前記制御手段は、前記膜型圧電素子への印加電圧を制御して、前記固定部材の振動と逆位相の振動を前記アーチ部材から前記固定部材に加えることを特徴としている。

請求項６に記載の発明によれば、膜型圧電素子で形成されたセンシング手段により、固定部材の振動でアーチ部材が変形されて歪が発生したとき、膜型圧電素子に発生した電圧が検出される。また、制御手段は、載置台の振動と逆位相の振動を、アーチ部材から固定部材に加えるよう、膜型圧電素子へ印加する電圧を制御する。

これにより、センシング機能を有する膜型圧電素子、又は、センシング機能とアクチュエータ機能を合わせ持つ膜型圧電素子をアーチ部材に取り付けることで、固定部材の振動により発生したアーチ部材の歪を直接検出できる。また、検出結果に基づいて制御手段により、載置台の振動と逆位相の振動をアーチ部材から固定部材に加えるよう、膜型圧電素子への印加電圧が制御される。この結果、載置台を支持したときの載置台の振動を短時間で減衰させることができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の載置台の振動抑制装置において、前記センシング手段及び前記アクチュエータが、前記固定部材の上側又は下側のアーチ部材の少なくともいずれか一方に設けられていることを特徴としている。

これにより、センシング手段及びアクチュエータを取り付けるアーチ部材の場所を、載置台に要求される制御精度、載置台で予想される衝撃力の大きさ、及び載置台の重量等の条件により、固定部材の上側のアーチ部材のみ、下側のアーチ部材のみ、上側のアーチ部材と下側のアーチ部材の両方の３つの選択肢の中から選択することができ、効果的に載置台の振動を抑制できる。

請求項８に記載の発明に係る載置台の振動抑制方法は、センシング手段により、機器類が載せられ振動吸収手段によって架台に支持された載置台の振動を検出して信号を発生させる振動検出工程と、前記載置台に固定された固定部材の両面に所定の隙間を開けて配置されたアーチ部材の曲率を変え、前記アーチ部材の頂部を前記固定部材側に移動させるアクチュエータに、前記信号に基づいて、制御手段により電圧を印加する電圧出力工程と、印加した前記電圧により、前記頂部を前記固定部材側に移動させ、前記固定部材を両面から挟んで前記載置台を支持する挟持工程と、前記頂部が前記固定部材側に移動したとき、前記架台にスライド可能に取り付けられたアーチ部材の端部を、前記架台に取り付けられたロック手段でロックするロック工程と、前記固定部材を前記アーチ部材で支持した状態で、前記アクチュエータへの印加電圧を変化させ、前記載置台に前記振動と逆位相の振動を加える振動抑制工程と、を有することを特徴としている。

これにより、振動吸収手段で支持されていた載置台を、載置台の振動が検出されたときに振動吸収手段に替えて挟持手段で支持することができ、載置された機器類の稼動に伴い発生する載置台の振動を抑制することができる。

本発明は、上記構成としてあるので、載置された機器類の移動等に伴い発生する載置台の振動を抑制することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る載置台の振動抑制装置が組み込まれたアクティブ除振台の基本構成を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係る載置台の振動抑制装置の挟持部の基本構成を示す斜視図である。本発明の第１の実施の形態に係る載置台の振動抑制装置の挟持部の基本構成を示す断面図である。本発明の第１の実施の形態に係る載置台の振動抑制装置の挟持部の挟持状態を示す断面図である。本発明の第１の実施の形態に係る載置台の振動抑制装置の下側板ばねの基本構成を示す斜視図である。本発明の第１の実施の形態に係る載置台の振動抑制装置の下側板ばねの基本構成を示す断面図である。本発明の第１の実施の形態に係る載置台の振動抑制装置の下側板ばねの他の基本構成を示す斜視図である。本発明の第１の実施の形態に係る載置台の振動抑制装置の下側板ばねの他の基本構成を示す断面図である。本発明の第１の実施の形態に係る載置台の振動抑制装置のロック部の基本構成を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係る載置台の振動抑制装置の制御概要を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係る載置台の振動抑制装置の制御手順を示すブロック図である。本発明の第２の実施の形態に係る載置台の振動抑制装置の挟持部の基本構成を示す図である。本発明の第３の実施の形態に係る載置台の振動抑制装置の挟持部の基本構成を示す図である。本発明の第４の実施の形態に係る載置台の振動抑制装置の挟持部の基本構成を示す図である。本発明の第４の実施の形態に係る載置台の振動抑制装置の挟持部の伝達率の実測データを示す図である。本発明の第５の実施の形態に係る載置台の振動抑制装置の挟持部の基本構成を示す図である。

（第１の実施の形態）
図１に示すように、第１の実施の形態に係る載置台の振動抑制装置（以後、振動抑制装置と記載する）１０は、アクティブ除振台５０の架台１６に設けられ、精密機器類が載せられる載置台１２を支持し、載置台１２の振動を抑制する。

架台１６は鋼材製とされ、４本の脚部４４を有し、脚部４４の側壁には、脚部４４同士を連結する横部材４６が固定されている。架台１６は、平面視が矩形状に形成され、上面で載置台１２を支持している。脚部４４の上下端部にはフランジ４４Ｆが取り付けられ、下部フランジ４４Ｆは、ボルト４８で床面３４に固定されている。

脚部４４の上部フランジ４４Ｆと載置台１２との間には、空気が充填され、ばね機能を有する空気ばね３２が取り付けられている。空気ばね３２は、４本の脚部４４の上部にそれぞれ設けられ、載置台１２を柔らかく支持している。これにより、床面３４からの振動が空気ばね３２で吸収され、載置台１２への伝播を抑制している。なお、空気ばね３２の周囲には、補助支柱４２が設けられ、アクティブ除振台５０が稼働していないときには、載置台１２を脚部４４に固く支持する。

振動抑制装置１０は、横部材４６の上面に設けられ、空気ばね３２と並列に載置台１２を支持している。振動抑制装置１０は、各横部材４６の上面に２個ずつ（合計８個）設けられ、それぞれが独立して制御されている。振動抑制装置１０を適切に制御することにより、載置台１２の振動や傾斜が抑制される。

横部材４６の中央部であり振動抑制装置１０の間には、補助支柱４０が設けられている。補助支柱４０は、横部材４６と載置台１２の間に配置され、アクティブ除振台５０が稼働していないときに、載置台１２を横部材４６に固定する。なお、振動抑制装置１０の数量は、アクティブ除振台５０の仕様により決定されるものであり、本実施の形態の数量に限定されるものではない。

横部材４６はＨ形鋼で形成され、横方向に配置された上下フランジ４６Ｆの間の空間には、空気ばね３２及び振動抑制装置１０を制御するコントローラ３６が設けられている。また、コントローラ３６の隣には、これらの電流を制御するレギュレータ３８が設けられている。なお、配線類の記載は省略している。

次に、振動抑制装置１０の挟持部について説明する。
図２の斜視図、及び図２のＸ−Ｘ線断面図である図３、４に示すように、振動抑制装置１０の裏面には、載置台１２に固定され、載置台１２の振動が伝播される固定板１４が設けられている。固定板１４は鋼板製とされ、平板状の中央部１４Ｃが水平に設けられ、両端部には載置台１２の方向に折り曲げられた鉛直部１４Ｅが載置台１２の下面に固定されている。中央部１４Ｃの両側面には、後述する挟持部５４が配置されている。

載置台１２の下部には、載置台１２と、載置台１２に固定された固定板１４とで矩形状に区画された空間が形成されている。この矩形状に区画された空間の内部には、鋼板製とされた上側板ばね取付台１８の中央部１８Ｃが挿入されている。中央部１８Ｃは、水平に設けられ、両端部には、架台１６の上面に設けられた取付台１７の方向に折り曲げられた鉛直部（脚部）１８Ｅが設けられ、脚部１８Ｅの下端が、取付台１７の上面に固定されている。

固定板１４の中央部１４Ｃには、固定板１４の上下に配置された挟持部５４が設けられている。挟持部５４は、固定板１４を上下方向から挟んで挟持する。具体的には、固定板１４の上方に設けられた上側板ばね２０と、固定板１４の下方に設けられた下側板ばね２２で挟持部５４が構成されている。上側板ばね２０と下側板ばね２２は、いずれもアーチ状に形成され、アーチ部の先端を固定板１４に向けて取り付けられている。

即ち、図３に示すように、上側板ばね２０はアーチ部を下に向け、脚部２０Ｌの両端部を、上側板ばね取付台１８の中央部１８Ｃの下面に取り付けている。このとき、アーチ部の先端は、固定板１４の中央部１４Ｃの上面と所定の隙間Ｓ（数十μｍ程度）を開けて取り付けられている。
また、中央部１４Ｃを挟んで対向する位置には、下側板ばね２２が、アーチ部を上に向けて、取付台１７の上面に取り付けられている。このとき、アーチ部の先端は、固定板１４の下面と所定の隙間Ｓ（数十μｍ程度）を開けて取り付けられている。下側板ばね２２の表面には、アクチュエータ２４が貼り付けられている。

アクチュエータ２４は、図５に示すように、平板状に形成され、下側板ばね２２のアーチ支持板２３の表面に貼り付けられている。アーチ支持板２３は、鋼板をアーチ状に折り曲げて形成され、アーチ支持板２３の脚部の先端には丸棒２８が固定されている。

アクチュエータ２４の内部構造の図示は省略するが、膜状とされた繊維状の圧電セラミックの両側面に、電極が印刷されたポリイミドフィルムをエポキシ樹脂で接合した膜型圧電素子が使用されている。この膜型圧電素子は、圧電セラミックの両側面に取り付けられたリード線２６を介してコントローラ３０から電圧を印加すれば、印加された電圧値に従った歪が圧電セラミックに生じ、膜型圧電素子が、例えば図５の斜視図に示す矢印Ｐの方向に変形する。
更に、膜型圧電素子は、圧電セラミックが折り曲げられ歪が生じると、歪量に比例した電圧を発生する特性を有している。

即ち、図６の断面図に示すように、アーチ支持板２３の側面に貼り付けられたアクチュエータ２４に、コントローラ３０から電圧を印加すれば、アクチュエータ２４を矢印Ｑ１の方向に伸張させることができる。これにより、アーチ支持板２３の先端部を矢印Ｐ１の方向に折り曲げることができる。この結果、アーチ部の先端が中央部１４Ｃの方向に伸張され、上側板ばね２０と下側板ばね２２で固定板１４を挟持することができる。

ここに、アクチュエータ２４は、上述した膜型圧電素子を積層して複数個使用した構成とされており、その中の一部を歪センサ２７として作用させ、残りをアクチュエータ２４として作用させることができる。
即ち、アーチ支持板２３の変形に伴い膜型圧電素子で発生した電圧を、リード線２６で一体に描かれたセンサ用リード線でコントローラ３０に導けば、コントローラ３０で電圧を計測することができる。この電圧を利用すれば、アクチュエータ２４を制御することができる。

なお、アクチュエータ２４がアーチ支持板２３を変形させる力は、アクチュエータ２４を増やせば増大できる。例えば、図７の斜視図及び図８の断面図に示すように、アーチ支持板２３の表面のみでなく、裏面にもアクチュエータ２５を貼り付け、表面のアクチュエータ２４を矢印Ｑ１の方向に伸張させ、裏面のアクチュエータ２５を矢印Ｑ２の方向に収縮させれば、アーチ支持板２３の先端部を、矢印Ｐ２の方向により大きく変形させることができる。

即ち、図４の挟持状態の断面図に示すように、アクチュエータ２４で、下側板ばね２２のアーチ支持板２３の曲率を小さくすることで、アーチ部の先端を上板ばね２０側に伸張させることができる。
この構成において、載置台１２が軽量で、かつ載置台１２で発生する衝撃力が小さい場合には、下側板ばね２２のアーチ部の先端を隙間２Ｓ以上の距離ｈ１だけ、アクチュエータ２４で伸張させることができる。この結果、固定板１４及び載置台１２が隙間Ｓ以上の距離ｈ２だけ持ち上げられる。この状態において、固定板１４が、上側板ばね２０と下側板ばね２２で上下方向から挟持される。

なお、図５〜８に示すように、下側板ばね２２のアーチ部の上方に、アクチュエータ２４を跨いで受け材６４を取り付けても良い。受け材６４は鋼材製とされ、アーチ支持板２３上部に取り付けられたアクチュエータ２４の全幅より大きい長さとされ、受け材６４の下面とアクチュエータ２４は接していない。これにより、アーチ支持板２３のアーチ部が固定板１４側に伸張しても、受け材６４が固定板１４と当接するため、アクチュエータ２４の損傷を防止できる。

次に、振動抑制装置１０のロック部について説明する。
図９の部分断面図に示すように、下側板ばね２２の一方の脚部は固定部４８の上部に取り付けられ、他方の脚部はスライド部４９の上部に設置されている。そして、固定部４８の下部とスライド部４９の下部は、いずれもロック台５８の上面に配置されている。ここに、スライド部４９の下部は、ロック台５８の上面をスライドする構成である。ロック台５８は、横部材４６の上面に設けられた取付台１７に固定されている。

固定部４８はロック台５８の一端に固定され、下側板ばね２２の一方の脚部を固定する。スライド部４９は、ロック台５８の他端に配置され、ロック台５８に設けられたスライド溝（図示せず）に、下端部がスライド可能に挿入されている。即ち、スライド部４９は、アーチ支持板２３が折り曲げられる方向と平行（矢印Ａで示す方向）にスライド可能とされている。これにより、アクチュエータ２４で、下側板ばね２２のアーチ支持板２３の曲率を小さくしたとき、スムーズにアーチ支持板２３のアーチ部を上方に伸張させることができる。

固定部４８とスライド部４９の間には、マグネット部５２が取り付けられ、電磁マグネットの吸着部をスライド部４９に向けている。そして、スライド部４９が最も固定部４８側にスライドした位置（アーチ部を上方に最も伸張させた位置）で、マグネット部５２とスライド部４９が最も近くなる。この最も近い位置でマグネット部５２に通電すれば、スライド部４９がマグネット部５２に吸着され、吸着状態が維持される。これにより、アーチ支持板２３はアーチ部を上方に伸張させた状態で維持される。

これにより、アクチュエータ２４の変形による拘束力を上回る衝撃力が、載置台１２から伝播されても、アーチ支持板２３の形状を維持することができる。マグネット部５２への通電を停止すると、マグネット部５２との吸着状態は解除され、スライド部４９はスライド可能となる。

なお、下側板ばね２２のアーチ部の上方に架け渡された受け材６４の上面は、固定板１４の下面と所定の隙間Ｓ（数十μｍ程度）だけ開けて配置されている。これにより、アーチ支持板２３のアーチ部が固定板１４側に伸張しても、受け材６４が固定板１４と当接するため、アクチュエータ２４の損傷を防止できる。

次に、振動抑制装置１０の制御方法について説明する。
図１０は、載置台（ステージ）１２の上面を作業機器が、例えば距離０．８ｍ離れた場所まで移動して、移動先で定められた作業を行い、作業後、元の位置まで戻る場合における、移動時間とステージ位置の関係を示している。

図１０の横軸は経過時間（ｓ）を示し、縦軸はステージ位置（ｍ）を示している。また、実線Ｈがステージ上の作業機器の移動経路を示している。なお、ハッチングした範囲が作業機器の作業時間帯を示し、白抜きの範囲が作業機器の移動時間帯を示している。

作業機器の移動時間帯（例えば時間ｔ_０〜ｔ_１、ｔ_２〜ｔ_３等）においては、ステージ１２を空気ばね３２で柔らかく支持した場合、作業機器の移動でステージ１２の重心がずれるため、ステージ１２に振動が発生する。また、この時間帯は作業機器が移動中であり、精密な作業は行われていない。従って、この時間帯は、床面３４からの振動の伝播を抑制するより、移動後の精密作業に備えてステージ１２自身が振動しないように、高い剛性でステージ１２を支持する必要がある。

一方、作業機器の作業時間帯（例えば時間ｔ_１〜ｔ_２、ｔ_３〜ｔ_４等）においては、精密な作業が行われるため、作業機器の作業に支障が生じないように、載置台１２を柔らかく支持して、床面からの振動の伝播を遮断する必要がある。
このため、図１１に示す各工程を実行して、柔らかくステージ１２を支持する状態と、高い剛性でステージ１２を支持する状態をスムーズに切り替えている。

先ず、振動検出工程６６を実行する。具体的には、作業機器等の移動によりステージ１２に振動が発生したとき、ステージ１２の振動が固定板１４に伝播される。固定板１４の振幅が所定の隙間Ｓ以上のとき、固定板１４が下側板ばね２２を変形させ、下側板ばね２２に歪が生じる。この歪が、下側板ばね２２のアクチュエータ２４に設けられた歪センサで検出され、検出結果がコントローラ３０に出力される。

次に、電圧出力工程６７を実行する。具体的には、歪センサからの信号に基づいて、コントローラ３０が印加電圧を発生させ、アクチュエータ２４に出力する。アクチュエータ２４は、印加電圧に従って変形され、アーチ支持板２３の曲率を変える。アーチ支持板２３は曲率を小さくされると、アーチ部の頂部が固定板１４側に伸張される。

次に、挟持工程６８を実行する。具体的には、固定板１４側に伸張させた下側板ばね２２のアーチ支持板２３の頂部で、固定板１４を上側板ばね２０の方向に移動させる。固定板１４を上側板ばね２０の頂部まで移動させることで、下側板ばね２２と上側板ばね２０で固定板１４を上下から挟んで挟持することができる。これにより、載置台１２を固く支持することができる。

次に、ロック工程６９を実行する。具体的には、下側板ばね２２の頂部が固定板１４側に伸張したとき、スライド可能に取り付けられたアーチ支持板２３の一方の端部は、スライド部４９と共にマグネット部５２の方にスライドして近づく。最もスライド部４９とマグネット部５２が近づいたとき、マグネット部５２に通電される。これにより、スライド部４９がマグネット部５２に吸着され、アーチ支持板２３の頂部が固定板１４側に伸張した状態でロックされる。

次に、振動抑制工程７０を実行する。具体的には、固定板１４を下側板ばね２２と上側板ばね２２で上下から挟んで挟持した状態で、コントローラ３０からアクチュエータ２４へ電圧を印加して、載置台１２の振動を抑制させる。

このとき、印加電圧を、例えば、載置台１２から下側板ばね２２に伝播された振動と逆位相の振動をコントローラ３０で発生させ、アクチュエータ２４に出力する。載置台１２の振動と逆位相の振動を、アクチュエータ２４から、固定板１４を介して載置台１２に加えることにより、載置台１２の振動を短時間で抑制できる。

次に、振動停止検出工程７１を実行する。具体的には、載置台１２の振動による歪が歪センサで検出されなくなったことを確認して、作業機器の移動が終了したと判断する。判断結果をコントローラ３０に出力する。

次に、ロック解除工程７２を実行する。即ち、コントローラ３０は、作業機器の移動の終了が入力されたとき、マグネット部５２への通電を停止し、下側板ばね２２のロックを解除する。

最後に、変形解除工程７３を実行する。具体的には、コントローラ３０は、マグネット部５２への通電の停止と同時に、アクチュエータ２４への印加電圧を停止し、下側板ばね２２の変形を解除する。

以上説明したように、空気ばね３２で柔らかく支持されていた載置台１２を、載置台１２からの振動を検出して空気ばね３２に替えて、挟持部５４で固く支持する。これにより、載置された作業機器の移動に伴い発生する載置台１２の振動を抑制することができる。

そして、作業機器類の移動の終了を検知して、挟持部５４での挟持を解除し、載置台１２を再び空気ばね３２で支持させる。
これにより、作業機器が載置台１２の上を移動しても、載置台１２に生じる振動を効果的に抑制することができる。作業機器類が異なる方向に移動して作業をするときや、移動する距離が異なるときも、同じ考えで制御すればよい。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る載置台の振動抑制装置８０は、上側板ばね７６にのみアクチュエータ２４を取り付けた構成である。
即ち、図１２に示すように、固定板１４の中央部１４Ｃの両面に、上側板ばね７６と下側板ばね７７が配置されている。このとき、上側板ばね７６と下側板ばね７７の頂部は所定の距離Ｓだけ開けて配置され、上側板ばね７６にはアクチュエータ２４が取り付けられ、コントローラ３０とリード線２６で接続されている。下側板ばね７７には、アクチュエータ２４は取り付けていない。

これにより、載置台１２の振動がアクチュエータ２４に設けられたセンサで検出されたとき、コントローラ３０が印加電圧を出力する。電圧を印加されたアクチュエータ２４は、上側板ばね７６の頂部の曲率を変えて頂部を伸張させる。この結果、上側板ばね７６の頂部が矢印の方向（下側）に、所定の距離２Ｓより大きい距離ｈ３だけ移動する。これにより、上側板ばね７６と下側板ばね７７が、固定板１４の中央部１４Ｃを両面から挟むことができる。
この結果、載置された作業機器の移動に伴い発生する載置台１２の振動を抑制することができる。

この構成は、載置台１２の重量が大きい場合や、予想される衝撃力が大きいときに、下側板ばね７７を頑強に構成することで対応できる長所を有する。
他の部分の構成は、第１の実施の形態と同じであり説明は省略する。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る載置台の振動抑制装置８２は、上側板ばね７６及び下側板ばね２２の両方にアクチュエータ２４を取り付けた構成である。
即ち、図１３の断面図に示すように、固定板１４中央部１４Ｃの両面に、上側板ばね７６と下側板ばね２２を配置した構成である。このとき、上側板ばね７６と下側板ばね７７の頂部は所定の距離Ｓだけ開けて配置され、上側板ばね７６と下側板ばね２２には、それぞれアクチュエータ２４が取り付けている。アクチュエータ２４は、それぞれのコントローラ３０とリード線２６で接続されており、アクチュエータ２４は、それぞれ独立して制御される。

これにより、上側板ばね７６と下側板ばね２２の両方を、それぞれに取り付けられたアクチュエータ２４で独立して制御し、頂部の曲率を変えて所定の距離Ｓより大きい距離ｈ５だけ、それぞれを移動させることができる。これにより、上側板ばね７６と下側板ばね２２で固定板１４の中央部１４Ｃを両面から挟むことができる。

この結果、載置された作業機器の移動に伴い発生する載置台１２の振動を抑制することができる。
この構成は、載置台１２に上下方向の移動が生じないため、載置台１２の高さ制御に、より高い精度が要求されるときに対応できる長所を有する。他の部分は、第１の実施の形態と同じであり、説明は省略する。

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態に係る載置台の振動抑制装置８４は、第３の実施の形態で説明した、上側板ばね及び７６下側板ばね２２の両方にアクチュエータ２４を取り付けた構成である。そして、２つのアクチュエータ２４を、１つのコントローラ３１で制御する。
即ち、図１４に示すように、上側板ばね７６及び下側板ばね２２のアクチュエータ２４からのリード線２６を、いずれもコントローラ３１に接続している。ここに、リード線２６には、アクチュエータ２４に設けられたセンサからの出力信号用のリード線、及びアクチュエータ２４への制御電圧供給用のリード線のいずれも含まれている。

これにより、上側板ばね７６及び下側板ばね２２のアクチュエータ２４に設けられたセンサからの形状情報が、コントローラ３１に入力される。また、コントローラ３１からの制御電圧を上側板ばね及び７６下側板ばね２２に印加させることができる。
この結果、例えば、上側板ばね７６又は下側板ばね２２のセンサからの出力に対応させて、上側板ばね７６又は下側板ばね２２のアクチュエータ２４を変形させ、上側板ばね７６又は下側板ばね２２を移動させ、固定板１４を両面から挟むことができる。

更に、固定板１４を両面から挟んだ状態で、載置台１２から、下側板ばね２２に伝播された振動と逆位相の振動をコントローラ３０で発生させ、固定板１４を介して載置台１２に加えることにより、載置台１２の振動を短時間で抑制させることができる。

具体的には、固定板１４を両面から挟んだ状態で、上側板ばね７６のアクチュエータ２４に設けられたセンサからの出力で、下側板ばね２２のアクチュエータ２４を制御することができる。即ち、固定板１４を両面から挟んだ状態で、載置台１２から上側板ばね７６に伝播された振動と逆位相の振動をコントローラ３０で発生させ、下側板ばね２２のアクチュエータ２４を制御し、固定板１４を介して載置台１２に加えることにより、載置台１２の振動を短時間で抑制させることができる。

図１５に振動の伝達度合いを示す伝達率で効果を検証した結果を示す。ここに、横軸は周波数（Ｈｚ）であり、縦軸は伝達率（ｄＢ）である。
図１５において、破線で示す特性Ａは、振動を制御しない場合の伝達率であり、実線で示す特性Ｂは、本実施の形態で説明した制御を行った場合の伝達率である。結果から、本実施の形態で説明した制御を行った場合、振動数２０Ｈｚを中心とした共振点において、伝達率を約１５ｄＢから約５ｄＢまで、約１０５ｄＢ程度低減させることができることが分かる。

即ち、上側板ばね７６のアクチュエータ２４に設けられたセンサからの出力で、下側板ばね２２のアクチュエータ２４を制御することで、振動の伝達率を大きく低減させることができる。
なお、他の構成として、下側板ばね２２のアクチュエータ２４に設けられたセンサからの出力で、上側板ばね７６のアクチュエータ２４を制御することもできる。この構成においても、上記と同様の効果を得ることができる。
他の構成は、第１の実施の形態と同じであり、説明は省略する。

（第５の実施の形態）
第５の実施の形態に係る載置台の振動抑制装置６０は、固定板１４の中央部１４Ｃを挟んで、中央部１４Ｃの上下に上側板ばね２０と下側板ばね６２を、頂部の稜線を交差させて配置した構成である。
図１６の斜視図に示すように、下側板ばね６２は、第１の実施の形態における載置台の振動抑制装置１０における下側板ばね２２と異なり、取り付け方向を９０度回転させて、取付台１７に取り付けられている。即ち、上側板ばね２０と下側板ばね６２は、頂部の稜線が互いに直交している。

これにより、下側板ばね２２の配置の自由度が高くなる。また、挟持部５４の小型化が図れる。他の部分は、第１の実施の形態と同じであり、説明は省略する。

１０載置台の振動抑制装置
１２ステージ（載置台）
１４固定板（固定部材）
１６架台
２０上側板ばね（挟持手段）
２２下側板ばね（挟持手段）
２３アーチ支持板（アーチ部材）
２４アクチュエータ（膜型圧電素子）
２７センサ（センシング手段、膜型圧電素子）
３０コントローラ（制御手段）
３２空気ばね（振動吸収手段）
５４挟持部（挟持手段）
５６ロック部（ロック手段）
６４受け材（受け部材）

Claims

機器類が載せられ振動吸収手段によって架台に支持された載置台に固定された固定部材と、
前記固定部材の両面と所定の隙間を開けて前記架台に設けられ、前記固定部材に向かって移動し、前記固定部材を両面から挟んで前記載置台を支持する挟持手段と、
前記載置台の振動を検知して信号を出力するセンシング手段と、
前記センシング手段からの前記信号に基づき、前記挟持手段を移動させる制御手段と、
を有する載置台の振動抑制装置であって、
前記挟持手段は、前記固定部材の両面に頂部が対向するように配置されたアーチ部材と、
前記アーチ部材に設けられ、前記アーチ部材の曲率を変えて前記頂部を前記固定部材側に移動させるアクチュエータと、
を有する載置台の振動抑制装置。
前記アクチュエータは、前記アーチ部材に接合され、印加電圧に基づいて伸縮する膜型圧電素子である請求項１に記載の載置台の振動抑制装置。
前記頂部に支持され、前記膜型圧電素子の上方に架け渡された受け部材が前記固定部材を支持する請求項２に記載の載置台の振動抑制装置。
前記アーチ部材の端部は、前記架台にスライド可能に取り付けられ、前記架台には前記端部をロックするロック手段が設けられている請求項１〜３のいずれか１項に記載の載置台の振動抑制装置。
前記アーチ部材は、鋼板を湾曲させて形成されたアーチ支持板であり、前記固定部材の上側に配置された前記アーチ支持板の頂部の稜線と、下側に配置された前記アーチ支持板の頂部の稜線が直交している請求項１〜４のいずれか１項に記載の載置台の振動抑制装置。
前記センシング手段は、前記固定部材の振動で前記アーチ部材が変形され歪が発生したとき、前記歪を検知して電圧を発生させるセンシング用の膜型圧電素子、又はセンシング機能とアクチュエータ機能を合わせ持つ膜型圧電素子であり、
前記制御手段は、前記膜型圧電素子への印加電圧を制御して、前記固定部材の振動と逆位相の振動を前記アーチ部材から前記固定部材へ加える請求項２〜５のいずれか１項に記載の載置台の振動抑制装置。
前記センシング手段及び前記アクチュエータが、前記固定部材の上側又は下側のアーチ部材の少なくともいずれか一方に設けられている請求項１〜６のいずれか１項に記載の載置台の振動抑制装置。
センシング手段により、機器類が載せられ振動吸収手段によって架台に支持された載置台の振動を検出して信号を発生させる振動検出工程と、
前記載置台に固定された固定部材の両面に所定の隙間を開けて配置されたアーチ部材の曲率を変え、前記アーチ部材の頂部を前記固定部材側に移動させるアクチュエータに、前記信号に基づいて、制御手段により電圧を印加する電圧出力工程と、
印加した前記電圧により、前記頂部を前記固定部材側に移動させ、前記固定部材を両面から挟んで前記載置台を支持する挟持工程と、
前記頂部が前記固定部材側に移動したとき、前記架台にスライド可能に取り付けられたアーチ部材の端部を、前記架台に取り付けられたロック手段でロックするロック工程と、
前記固定部材を前記アーチ部材で支持した状態で、前記アクチュエータへの印加電圧を変化させ、前記載置台に前記振動と逆位相の振動を加える振動抑制工程と、
を有する載置台の振動抑制方法。