JPH01126454A - 精密除振台 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は精密機器等を塔載する除振台に係り、特に自励
等による複雑な振動に対して有効に働く精密除振台に関
する。

［従来の技術］ 精密機器を塔載する精密除振台は、外乱及び自励により
生じる大きな固有振動を急速に減衰させ、精密機器を振
動から保護するため、速く静止状態にさせるように作動
しなければならない、そのため用いられる除振装置とし
ては、除振台の水平方向と垂直方向とにそれぞれ空気ば
ねやコイルばねを取り付け、除振台に加わる振動を吸収
減衰させる装置や、空気ばねの付加タンク下面に防振ゴ
ムを付設して、水平方向の固有振動を小さくする装置、
特に水平方向のばね剛性を調整するため空気ばねの付加
タンクを上面開放の容器内に嵌入すると共に、容器の上
部を揺動自在に吊り下げられた吊りシャフトにより付加
タンク底部を持ち上げてなる装Ｍ（特開昭５７−２９８
３７号）、各運動軸方向毎に速度を検出し、信号処理に
より振動の逆位相フィードバックを行いアクチュエータ
を駆動させる除振台を用いて除振している能動振動制御
装置（特開昭６１−２２４０１５号）等がある。通常行
われている除振台を第３図（ａ）に基き説明する。

第３図（ａ）において、除振台は定盤１１上に載置する
精密機器１２の振動を防振するにあたり。

定盤の振動を検出するセンサ１３及び１３ａと、該セン
サからの信号の変位あるいは波形を判断し増幅する信号
処理部とアクチュエータ制御部とを有する駆動回路１４
と、駆動回路からの出力を受けて定盤の振動の逆方向の
印加を行うアクチュエータ２０及び２０ａとを備えてい
る。

以下、上記各部の項を分けて説明する。

定盤１１は除振されるべき機器１２が載置される台で弾
性スプリング２１及び粘性制動子２２により床２３の振
動から融離され支持されている。

又、速度センサ１３及び１３ａが設置され、駆動回路１
４を介してアクチュエータの印加を受ける系を形成して
いる。

センサ１３及び１３ａは除振台の垂直方向及び水平方向
の振動速度を検出するものであり、歪計等の変位計を用
いてもあるいは加速度センサのような公知の装置でもよ
いが速度センサ等の電磁誘導形の使用が好ましい。ここ
で変位計を用いる場合は、変位測定量を微分して速度を
得ることが必要とされ、加速度計を用いる場合は測定量
を積分する必要がある。

駆動回路１４は信号処理部とアクチュエータ制御部とか
ら成る。信号処理部はセンサ１３及び１３ａからの入力
データを、処理し、波形化、増幅する。アクチュエータ
制御部は信号処理部からのデータを評価し、定盤１１の
振動が第３図（ｂ）に示した最初の振動波形Ｂから振動
波形Ａのような固有振動に入ったところで０２に示した
ようなオーバーダンピングにならない様、印加を適切に
設定し、Ｃ□のような波形が得られるようにこの系の振
動を急速にダンプするようにアクチュエータ２０及び２
０ａを駆動する。

アクチュエータ２０及び２０ａは流体を用いたダンパー
、電気磁気アクチュエータ等を使用することができる。

アクチュエータ制御部の入力により、垂直方向及び水平
方向の適切な電流を設定し、印加することにより定盤は
除振される。

［発明が解決しようとする問題点］ ここで、ある質量が受ける振動について考えてみると、
質量の運動は６自由度を有する。これら６自由度は水平
方向、垂直方向及び回転方向であり、これら６自由度の
運動速度をセンサで検出する場合、各運動軸毎にセンサ
で検出する必要がある。精密除振台に設置されるセンサ
の概略を説明すると、第３図（ｃ）はセンサ１３の簡単
な断面図である。センサは重いムービングコイル１が弱
いばね２で支えられて構成されている。このセンサを除
振台定盤１１に固定した時、ムービングコイル１の変位
を検知することにより振動の検出が行なわれている。ム
ービングコイル１の質量をｍ、弱いばね２のばね定数を
ｋとすると、センサの固有振動数ｆ、Ｉは ｆへ＝態τ１２π であるので、センサの感度はばね定数ｋが小さい程、ム
ービングコイルの質量ｍは大きい程好ましい、しかし１
回転運動を検出する場合に於いては、第３図（Ｃ）に示
すように定盤１１がα角を持って回転運動する時、セン
サがα角の傾斜を持つためムービングコイル１に水平方
向、Ｘ軸あるいはＹ軸方向に。

ｆ　＝ｍｇ　５ｉｎａ という力が加わり、ムービングコイル１の水平方向、Ｘ
軸あるいはＹ軸方向の変位としてＡ＝＋ｎｇ　ｓｉｎα
／ｋ が生じる事となる。

しかし、実際は精密機器を塔載した精密除振台の定盤に
回転運動が生じた場合、センサは垂直方向つまりＺ軸方
向と水平方向つまりＸ軸方向、Ｙ軸方向の運動を検知す
るが、水平方向の運動は空気ばね等である程度除振され
るため、水平方向の運動は垂直方向の運動に対して僅か
なものである。

それにもかかわらず、回転運動によるセンサの水平方向
の変位Ａは前記式のようにムービングコイル１の質量ｍ
が加乗されるため、αが僅かであっても質量ｍの値が大
きいので実際の変位より大きい値になってしまうという
誤算が生じる。この誤算の出力から制御を行うと、実際
の振動より大きな制振作用が働くため、アクチュエータ
により加振され、かえって発振状態になってしまうとい
う問題点があった。

本発明はこのような問題点を解消し、回転運動に対して
正しい除振を行う精密除振方法を提供することを目的と
する。

［問題点を解決するための手段］ このような目的を達成するため、本発明の精密除振台は
、除振すべき除振台定盤に刀を印加するアクチュエータ
と、前記定盤の中心を通り互いに直交する定盤平面上の
２直線であるＸ、Ｙ軸方向及び前記中心を通り前記定盤
に垂直なＺ軸方向の運動を検出する複数のセンサと、前
記センサの出力を信号処理し増幅して前記アクチュエー
タを作動させる電子回路と、前記センサのうちＸ軸及び
Ｙ軸のうちの一方の軸に対して互いに等距離にある少く
とも二つの前記センサのＺ軸方向の出力が反対の時、前
記二つのセンサの出力のうち前記−方の軸と直交する方
向の成分をそれぞれ遮断して前記駆動回路に印加する判
断手段とを備えていることを特徴とする。

精密機器を塔載した除振台定盤には６自由度の運動の振
動を検出するため、複数個のセンサが設置されている。

この系に回転運動が起った時には、回転運動の軸に対し
て相対する位置に設置されたセンサの垂直方向の出力は
位相が反対になる。複数のセンサの出力の垂直方向の位
相が反対になった場合回転運動とみなし、垂直方向の出
力のみを信号処理し、水平方向の出力のうち垂直方向の
出力が等しくなった複数のセンサから等距離にある直線
軸方向と直交する方向の成分を遮断して信号処理がなさ
れないように予め回路を組んでおく。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図を用いて説
明する。

第１図は背の高い精密機器１２を塔載した精密除振台の
概略図であり、定盤１１にセンサ１３が設置され、セン
サの出力を判断する論理回路１５が設けられ論理回路１
５の出力が駆動回路１４に入力され、アクチュエータ２
０を制御する。定盤１１は空気ばね２１で支持され、あ
る程度床２３の振動から隔離されている。ここでセンサ
、駆動回路及びアクチュエータは一組しか図示していな
いが他のセンサ、駆動回路及びアクチュエータは省略し
である。論理回路１５は複数のセンサからの入力を処理
し複数の駆動回路に出力を送る。又。

駆動回路は運動方向に対応した印加を行う複数のアクチ
ュエータに出力を送る。第２図において定盤１１上を互
いに直交するＸ軸及びＹ軸が決定する平面とし、定盤１
１の垂直方向をＺ軸とする。

センサ４．５．６．７及び８はＸ軸から等距離にあり、
又、センサ４．５．６及び７はＹ軸から等距離に位置し
ている。

ここでセンサ４及び５あるいはセンサ７及び６あるいは
センサ８及び４あるいはセンサ８及び７の出力の２軸方
向の出力の位相が反対ならばＺ軸方向の出力のみを信号
処理し、Ｙ軸方向の成分の出力を信号処理しないように
回路を設定する。又。

センサ４及び７あるいはセンサ５及び６の２軸方向の出
力の位相が反対ならば、Ｚ軸方向の出力のみ信号処理し
、Ｘ軸方向の出力を信号処理しないように回路を設定す
る。又、センサ４及び６あるいは５及び７のＺ軸方向の
出力の位相が反対ならば、Ｚ軸方向の出力のみ信号処理
し、Ｘ軸及びＹ軸方向の成分の出力を信号処理しないよ
う回路を設定する。これにより、垂直方向の除振を行い
、水平方向を遮断することにより誤算による発振を防止
出来１回転運動の制振を行うことができる。

また、本発明は上記実施例のみに限定されず、複数のセ
ンサの位置関係は変化してもよい。また、定盤の形状も
上記のものに限らず正方形１円形等でもよい。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明の精密除振台に
よれば回転運動に対しても、誤操作がなされることなく
簡単に適切な除振を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は精密除振台の概略図であり、第２図は精密除振
台の定盤の平面図、第３図（ａ）は精密除振台の概略図
、第３図（ｂ）は精密除振台の作用を説明するための波
形図、第３図（ｃ）はセンサの概略図である。 １・・・・・・・・ムービングコイル ２・・・・・・・・ばね ４〜８及び１３．１３ａ・・・・・・・センサ１１・・
・・・・定盤 １２・・・・・・精密機器 １４・・・・・・電子回路 １５・・・・・・論理回路 ２０及び２０ａ・・・・・・アクチュエータ２１・・・
・・・弾性スプリング ２２・・・・・・粘性制動子 ２３・・・・・・床 代理人　弁理士　　守　谷　−離 業１１Ｍ 第２図 第３図 （ａ） 第３図 （ｂ） 第　３　図 （Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 除振すべき除振台定盤に力を印加するアクチュエータと
   、前記定盤の中心を通り互いに直交する定盤平面上の２
   直線であるＸ、Ｙ軸方向及び前記中心を通り前記定盤に
   垂直なＺ軸方向の運動を検出する複数のセンサと、前記
   センサの出力を信号処理し増幅して前記アクチュエータ
   を作動させる電子回路と、前記センサのうちＸ軸及びＹ
   軸のうちの一方の軸に対して互いに等距離にある少くと
   も二つの前記センサのＺ軸方向の出力が反対の時、前記
   二つのセンサの出力のうち前記一方の軸と直交する方向
   の成分をそれぞれ遮断して前記駆動回路に印加する判断
   手段とを備えていることを特徴とする精密除振台。