JPH01247838A

JPH01247838A - 能動制御精密制振方法とその方法を使用したアクチュエータ並びに制振台

Info

Publication number: JPH01247838A
Application number: JP7265888A
Authority: JP
Inventors: Takahide Osaka; 大坂　隆英; Hajime Chiyoushiya; 一丁子谷; Fumiaki Itojima; 糸島　史明; Masashi Yasuda; 正志安田
Original assignee: Tokkyo Kiki KK
Current assignee: Tokkyo Kiki KK
Priority date: 1988-03-26
Filing date: 1988-03-26
Publication date: 1989-10-03
Anticipated expiration: 2013-03-18
Also published as: JP2729378B2

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、ホログラフィ−セット、電子顕微鏡、半導体
製造機器などＮ精密測定装置などの製造装置を′Ｒ置す
るための能動制御精密制振方法とその方法を使用したア
クチュエータ並びに制振台に関する。

（従来の技術とその問題点）除振における能動制御と言うものは、制振ブロックに入
力する■１々の振動を刻々キャッチしてこれを電気信号
にかえたのち反転して出力し、この出力に対応した反力
をＨｉＩ′Ｊ振ゾロツクに加えて有害振動と相殺し、制
振ブロック？極めて高いグレードで静止させるものであ
り、これを具体化した従来の能動制御制振台の例として
は、振動入力振動を電気信号に変え、この信号にて電磁
気の強弱を制御し能動制御を行−）ていた、しがしなが
らこの方式では制御機構が電磁石などで構成されている
ためその隙間管理を非常に厳密に行う必要があり、その
結果支持機構の剛性を必要とし、ＸＹ２軸をそのままで
は同一平面で制御出来ず、換言すればＸＹの２軸を上下
２段に構成しなければならず、構造が複雑になるという
問題点もあり、更に電磁気を使用するのであるから周囲
に強力な磁場が出来、精密測定器のような影響を受けや
すい装置への適用は不向きであった。

その他、空気ばねを使用する方式にあっては、空気ばね
内の圧力を変化させてアクチュエータとして使用する場
合に、入力振動に対して空気ばねの制御圧力を１８０°
変位させて交番振動させると言うようなやり方も考えら
れるが、応答性も悪く、しかも制御弁も極数の多いもの
を使用しなければならず実用性が低いという問題点があ
った。

（発明の目的　）本発明はかかる従来例の欠点に鑑みて為されたもので、
その目的とする処は従来の空気はねを利用しているにも
拘わらず従来とは根本的に異なる精密なアクティブ制御
を行う事が出来る画期的な能動制御精密制振方法とその
方法を使用したアクチコエータ並びに制振台を提供する
にある。

（問題点を解決するための手段）本発明（土、係る従来技術の問題点を解決するために第
１項では； ■制振ブロック（Ｚ）に相反する方向の力を加える２基
の空気ばね（３）　（３）の静圧を等しく保持する。

■制振ブロック（２）を振動させる有害振動をセンシン
クしてその位相を反転した制御用圧縮空気をいす跣か一
方の空気ばね（３）に供給し、て有害振動を相殺する。

と言う技術的り法を採用しており、第２項では；■制振
ブロック（２）に設置され、相反する方向の力を付加”
￥　ｉ＜Ｍ）に加える２基の空気はね（３）（３）の外
圧を等しく保持する。

■ｙ１撮ブロブロック）を振動させる有害振動をセンシ
ングしてその位相を反転した制御用圧縮空気をいずれか
−・方の空気ばね（３）に供給して付加質ｉｔ（Ｍ）を
有￥ｅＦ振動に対抗して振動さする。

■付加質量（Ｍ）の釡動にて有害振動を相殺する。

と言う技術的方法を採用しており、第１図に示す第３項のアクチュエータは；■制振ブロッ
ク（２）に配設された２基の固定空気ばね（３ａ）　（
３Ｌ）間にに付加質量（Ｍ）を配設する。

■オリフィス（４）を介して両空気ばね（３ａ）　（３
ｂ）を連通ずる。

■制振ブロック（２）を振動させる有害振動をセンシン
グしてその位相を反転した制御用圧縮空気を一方の空気
ばね（３ａ）に供給する振動制御弁（５）を圧縮空気源
り６）の給気口に接続する。

と言プ技術的手段を採用しており、第２，３図に示す第２項のアクチュエータは；■制振ブ
ロック（２）に設けられた固定台（７）の両側に空気ば
ね（３ａ）　（３ｂ）を配設する。

■空気ばね（３ａ）（３ｂ）に跨設ぜ°る付加質量（Ｍ
）に前記空気ばね（３ａ）　＜３ｂ）を弾接する。

■制振ブロック（２）を振動させる有害振動をセンシン
グしてその位相を反転した制御用圧縮空気を一方の空気
ばね（３ａ）に供給する振動制御弁（５）を圧縮空気源
（６）の給気口に接続する。

と言う技術的手段を採用しており、第４．５図に示す第５項のアクチュエータは；■制振ブロ
ック（２）に設けられた固定台（ア）の両側に空気ばね
（３ａ）＜３ｂ）を配設する。

■空気ばね（３ａ）　（３ｂ）に跨設せる付加質量（Ｍ
）に前記空気ばね（３ａ）　（３ｂ）を弾接する。

■レギュレータ（８）を介して他方の空気ばね（３ｂ）
を圧縮空気源（６）に接続する。

と言う技術的手段を採用しており、第６図に示す第６項のアクチュエータは；■制振ブロック
（２）に設置された２基の固定空気ばね（３ａ）　（３
ｂ）間に付加質１　（Ｍ）を配設する。

■制振ブロック（２）を振動させる有害振動をセンシン
グしてその位相を反転した制御用圧縮空気を一方の空気
ばね（３ａ）に供給する振動制御弁（５）を圧縮空気源
（６）の給気１コに接続する。

と言う技術的手段を採用しており、第１図に示す第７項の制振台は； ■２基の固定空気はね（：（ａＨ：（ｂ）間に制振ブロ
ック（２）を配設する。

■オリフィス（４）を介して両空気ばね（３ａ）（３ｂ
）同士を連通ずる。

■制振ブロック（２）を振動させる有害振動をセンシン
グ１−てその位相を反転した制御用圧縮空気を一方の空
気ばね（３ａ）に供給する振動制御弁（５）を圧縮空気
源（６）の給気口に接続する。

と訂う技術的手段を採用し２ており、第２．３図に示す
第８項の制振台は； ■固定台（ｌ）の両側に空気ばね（３ｍ）（３ｂ）を配
役する。

■オリフィス（４）を介して両空気ばね（３ａ）　（３
１＋）同士を連通ずる。

■空気ばね（３ａ）　（３ｂ）に跨設ぜる制振ブロック
（２）に前記空気ばね（３ａ）（３ｂ）を弾接する。

と言う技術的手段を採用しており、第４．５図に示す第９項の制振台は；（９）固定台（７）の両側に空気ばｈ　＜ｌａ）　（３
ｂ）を配設する。

■空気ばね（３ａＨ３ｂ）に跨設せる制振ブロック（２
）に前記空気ばね（３ａ）（３ｂ）を弾接する。

■制振ブロック（２）をＷ！動させる有害振動をセンシ
ングしてその位相を反転した制御用圧縮空気を一方の空
気ばね（３ａ）に供給する振動制御弁（５）を圧縮空気
源（６）の給気口に接続する。

と言う技術的手段を採用しており、第６図に示す第１０項の制振台は： ■２基の固定空気ばね（３，）（３ｂ）間に制振ブロッ
ク（２）を配設する。

と言う技術的手段を採用している。

（作用）以下１本発明方法を使用した能動精密制振台の作用に付
いて説明する６本発明方法を使用した能動精密制振用ア
クチ、上エータ−は、付加質蔑（Ｍ）が有害振動を打ち
消すように振動する以外は制振台の作用と同様であるの
で説明は省略する。

■振動が外部から制振ブロック（２）に伝わって来たり
、又は装置自身から振動が発生するとこれをキャッチし
て振動制振弁（５）が作動し、一方の空気ばね（３ａ）
の圧力をアクティブに制御する。

■一方、オリフィス（４）を介して接続されている他方
の空気ばね（３ｂ）には静圧成分のみが伝達され、又、
レギュレータ（８〉を介して接続されている場合は基準
となる一定圧力が供給されていて両空気ばね（３ａ）　
（３ｂ）の空気圧が自動的にバランスする。

■その結果、振動制御は一方だけで足り、構成が簡素に
なる。

（以下余白）（実施例）まず、本発明の第７項に掛かる能動精密制振台を第１図
に従って説明する。

本発明の制振ブロック（２）は、制振台本体や制振基礎
乃至制ｒＡ構造物を含む概念である。又、空気ばね（３
ａ）（３ｂ）は単なるゴムまり状の単体物であっても良
いし、以下示すようにゴムにて形成された空気ばね部（
３ｘ）　（３ｙ）とこれに連通ずる圧力容器（１ａ）（
ｌｂ）とで構成しても良いものであり、いずれの場合で
も良い、以下、圧力容器（１ａＨ１ｂ）を使用した場合
を中心に説明する。

さて、第１図の場合、２基の固定圧力容器（ｌａ）（１
ｂ）間に制振ブロック（２）が配設されており、支持ば
ね（１０）にて支持されている。固定圧力容器（１Ｍ＞
　（ｌｂ）と制振ブロック（２）との間には空気ばね（
３ａ）（３ｂ）がそれぞれ介設されており、制振ブロッ
ク（２）を挟持するような形になっている０両圧力容器
（１ａ）（ｌｂ）はオリフィス（４）を有する導管にて
連通されており、一方の圧力容器（１ａ）には振動制御
弁（５）を介して圧縮空気源（６）が接続されている。

振動制御弁（５）は、例えばサーボ弁や比例制御弁（５
）など各種制御弁（５）で、駆動装置によってその開閉
度合が精密に制御される。前記駆動装置は、外部から伝
わってきた振動又は装置自身から発生した振動を検出す
る加速度センサのような振動センサ、高周波成分を一過
するための低域通過フィルタ、前記振動信号を演算する
演算回路、演算回路から出力された信号の位相を１８０
°反転する位相反転器、位相反転された信号に基づいて
前記振動制御弁（５）を制御するための駆動回路などで
構成されている。

しかして、床面から伝わってきた外部振動や負荷である
機器等の振動源から受けた制振ブロック（２）の振動量
は振動センサにてこれに対応する振動信号電圧として検
出される。この段階では振動信号電圧には高周波分が重
畳しており、次の低域通過フィルタにて高周波成分が濾
過されて比較的滑らかな低周波成分だけの振動信号電圧
として出力される。？過されな振動信号電圧は次ぎに演
算回路に入力し、変動検出信号として出力される。

この変動検出信号は続いて位相反転器に入力し、１８０
°位相が反転した反転信号が出力され、次の駆動回路に
入力し、この反転信号に基づいて駆動回路が前記振動制
御弁（５）の開度を精密に制御し、一方の圧力容器（１
ａ）の空気圧を制御して振動を相殺する。この圧力容器
（ｌａ）の空気圧をＰ、とする。

オリフィス（４）にて接続された他方の圧力容器（１ｂ
　）の空気圧をＰ２とすると両者は互いに連通しあって
いるのでほぼＰ　ｌ＝　Ｐ　２となる。ただし、間にオ
リフィス（４）が介挿されているために■〕１の振動（
交流）成分はほぼ遮断されてＰ、へはほぼ静圧（直流）
成分のみが伝わる事になる。こバにより、振動制御弁（
５）には必要なレベルの空気圧を設定するだけで撮動制
御弁（５）に接続された圧力容器（ｌａ）とこれに対向
する他方の圧力容器（ｌｂ）の静圧成分が自動的にバラ
ンスする事になる。換福すわば、両圧力容器（ｌａ）　
（ｌｂ）の対向力が自動的に等しくなる。

その結果、一方の圧力容器（ＩＡ）を制御すれば足り、
差動特性が向上するだけでなく構成も安価に出来るもの
である。

第８項の発明（第２，３図に示す、）も第７項とほぼ同
様で有るが、その構成が固定台（７）の両側に圧力容器
（ｌａ）　（ｌｂ）を配設すると共にオリフィス（４）
を介して両圧力容器（ｌａ）　（ｌｂ）を連通し、両圧
力容器（ｌａ）　（ｌｂ）の外側方に空気ばね（３）を
それぞれ配設すると共に空気ばね（３）に跨設せる制振
ブロック（２）に前記空気ばね（３）を弾接すると言う
点が異なるだけで、その作用効果は同一である。尚、こ
の場合は圧力容器（１ｍ）　（ｌｂ）が隣接しているた
めに固定台（７）を介してオリフィス（４）を直接配置
する事が出来るものである。

尚、第２図と第３図との相違は、第２図の場合に対して
圧力容器（１ａＨ１ｂ）と空気ばね部（３ｘ）　＜３ｙ
）の−が逆転している点で、その他は同じである。

第９項の発明（第４．５図に示す、）は、第２．３図の
場合に対してオリフィス（４）を使用せず、レギュレー
タ（８）を使用した点が相違するものであり、この場合
は両圧力容≧’ｉｔ　（ｌａ）　（ｌｂ）が自動的に同
じ静圧とならないので、両者の静圧を合わせる零点補正
を行わねばならない手間がある。尚、第４゜５図の間で
の相違は、空気ばね部（３ｘ）　（３ｙ）と圧力容器（
ｌａ）　（ｌｂ）の位置が逆転しているだけで、その他
は同じである。

第１０項の発明（第６図）は、第４，５図に説明したよ
うに、一方の圧力容器（１ａ）に振動制御弁（５）を介
して圧縮空気源（６）を接続すると共にオリフィス（４
）の代わりにレギュレータ（８）を設けた導管を圧縮空
気源（６）から直接他方の圧縮容器（１ｂ）に接続した
もので、前述同様この場合はレギュレータにて両圧力容
器（ｌａ）　（ｌｂ）の圧力をバランスさせてやる必要
がある。

尚、一方の空気ばね（３ａ）の静圧にほぼ等しい圧縮ス
プリング（図示せず、）に他方の空気ばね（３ｂ）を変
える事も可能であるが、一方の空気ばね（３ａ）の対向
力とバランスさせてやる必要があり、作業は自動バラン
ス方式に比べて若干手間がかかる。

尚、第１，２項でオリフィス（４）の代わりに管抵抗の
ある管を用いても良い。

又、本発明方法を使用した能動精密制振用アクチュエー
ターは、前述のように付加質量（Ｍ）が有害振動を打ち
消すように振動する以外は制振台と同様であるので説明
は省略する。

第７図は本発明を上下方向の能動制御に使用した例で、
上下方向の振動を急速に収れんさせる作用は前述同様で
ある。制振ブロック（２）は別途支持空気ばね（９）で
支持されている。

尚、アクチュエータとして使用する場合の例を、図面中
、付加質量（Ｍ）並びに制振ブロック（２）をカッコ書
きで示す。

（効果）本発明の第１項の能動制御精密制振方法は、制振ブロッ
クに相反する方向の力を加える２基の空気ばねの静圧を
等しく保持すると共に制振ブロックを振動させる有Ｗ振
動をセンシングしてその位相を反転した制御用圧縮空気
をいずれか一方の空気ばねに供給して有害振動を相殺す
るので、一方の圧力容器を圧力制御すだけで良いので差
動特性も向上し、構成も安価に出来ると言う利点がある
。

第２項の制振方法は、有害振動を相殺するように付加質
量を振動させるため、従来の磁気使用による制御と異な
り、強力な磁場による精密測定器への影響も全くないも
のである。

第３〜６項のアクチュエータは、これを制振ブロックに
設置するだけで精密測定器に何等の影響も与える事なく
有効な制振作用を働かせる事が出来るものである。

第７．８項の制振台は、オリフィスにて接続されたてい
るので、両圧力容器の静圧はほぼバランスし、しかもオ
リフィスが介挿されているために一方の圧力容器に加え
られた制御振動圧力が他方の圧力容器にほとんど伝わら
ず、その結果振動制御弁の狂力を必要なレベルにするだ
けで足り、力（Ｉえて一方の圧力容器を制御すだけで良
いので差動特性も向上し、構成も安価に出来ると言う利
点がある。

又、第９．１０項の制振台は、レギュレータを使用して
いるが、この場合は零点補正を行うだけで前記同様の制
振作用とその効果を発揮するものである。

以上のように本発明は、空気ばねを使用する方法であっ
て電磁気によるアクティブ制御でないので、磁場による
精密測定器への影響も全くなく、しかも空気ばねの場合
の応答性の悪さも解消でき、構成も簡単であって実用性
に富むと言う利点があり、同時に空気ばねを使用してい
るために剪断方向には殆ど変形抵抗がないものであるか
ら、本発明アクチュエータにあってはＸＹの２軸を同一
平面で制御出来、そのために制御系が非常に簡素になる
と言う利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図・・・本発明の第１実施例の概略構成図第２図・
・・本発明の第２実施例の概略構成図第３図・・・本発
明の第３実施例の概略構成図第４図・・・本発明の第４
実施例の概略構成図第５図・・・本発明の第５実施例の
概略構成図第６図・・・本発明の第６実施例のイ既略構
成図第７図・・・本発明をレベル検出に使用した場合の
概略構成図第８図・・・本発明の能動制御時のグラフ第９図・・・
従来例による非能動制御時のグラフ（１ｍ）（ｌｂ）・
・・圧力容器　（２）・・・制振ブロック（：（ａＮ３
ｂ）−空気ばね　（３ｙ）　（３ｙ）−空気ばね部（４
）・・・オリフィス　　（５）・・・振動制御弁（６）
・・・圧縮空気源　　（７）・・・同定台（８）・・・
レギュレータ　　（９）・・・支持用空気ばね（１０）
・・・支持ばね

Claims

【特許請求の範囲】

（１）制振ブロックに相反する方向の力を加える２基の
空気ばねの静圧を等しく保持すると共に制振ブロックを
振動させる有害振動をセンシングしてその位相を反転し
た制御用圧縮空気をいずれか一方の空気ばねに供給して
有害振動を相殺する事を特徴とする能動制御精密制振方
法。
（２）制振ブロックに設置され、相反する方向の力を付
加質量に加える２基の空気ばねの静圧を等しく保持する
と共に制振ブロックを振動させる有害振動をセンシング
してその位相を反転した制御用圧縮空気をいずれか一方
の空気ばねに供給して付加質量を有害振動に対抗して振
動させ、付加質量の振動にて有害振動を相殺する事を特
徴とする能動制御精密制振方法。
（３）制振ブロックに配設された２基の固定空気ばね間
に付加質量を配設し、オリフィスを介して両空気ばねを
連通し、制振ブロックを振動させる有害振動をセンシン
グしてその位相を反転した制御用圧縮空気を一方の空気
ばねに供給する振動制御弁を圧縮空気源の給気口に接続
してなる事を特徴とする能動制御精密制振用アクチュエ
ータ。
（４）制振ブロックに設けられた固定台の両側に空気ば
ねを配設すると共にオリフィスを介して両空気ばねを連
通し、空気ばねに跨設せる付加質量に前記空気ばねを弾
接し、制振ブロックを振動させる有害振動をセンシング
してその位相を反転した制御用圧縮空気を一方の空気ば
ねに供給する振動制御弁を圧縮空気源の給気口に接続し
てなる事を特徴とする能動制御精密制振用アクチュエー
タ。
（５）制振ブロックに設けられた固定台の両側に空気ば
ねを配設し、空気ばねに跨設せる付加質量に前記空気ば
ねを弾接し、制振ブロックを振動させる有害振動をセン
シングしてその位相を反転した制御用圧縮空気を一方の
空気ばねに供給する振動制御弁を圧縮空気源の給気口に
接続すると共にレギュレータを介して他方の空気ばねを
圧縮空気源に接続してなる事を特徴とする能動制御精密
制振用アクチュエータ。
（６）制振ブロックに設置された２基の固定空気ばね間
に付加質量を配設し、制振ブロックを振動させる有害振
動をセンシングしてその位相を反転した制御用圧縮空気
を一方の空気ばねに供給する振動制御弁を圧縮空気源の
給気口に接続すると共にレギュレータを介して他方の空
気ばねを圧縮空気源に接続してなる事を特徴とする能動
制御精密制振用アクチュエータ。
（７）２基の固定空気ばね間に制振ブロックを配設し、
オリフィスを介して両空気ばね同士を連通し、制振ブロ
ックを振動させる有害振動をセンシングしてその位相を
反転した制御用圧縮空気を一方の空気ばねに供給する振
動制御弁を圧縮空気源の給気口に接続してなる事を特徴
とする能動制御精密制振台。
（８）固定台の両側に空気ばねを配設すると共にオリフ
ィスを介して両空気ばね同士を連通し、空気ばねに跨設
せる制振ブロックに前記空気ばねを弾接し、制振ブロッ
クを振動させる有害振動をセンシングしてその位相を反
転した制御用圧縮空気を一方の空気ばねに供給する振動
制御弁を圧縮空気源の給気口に接続してなる事を特徴と
する能動制御精密制振台。
（９）固定台の両側に空気ばねを配設し、空気ばねに跨
設せる制振ブロックに前記空気ばねを弾接し、制振ブロ
ックを振動させる有害振動をセンシングしてその位相を
反転した制御用圧縮空気を一方の空気ばねに供給する振
動制御弁を圧縮空気源の給気口に接続すると共にレギュ
レータを介して他方の空気ばねを圧縮空気源に接続して
なる事を特徴とする能動制御精密制振台。
（１０）２基の固定空気ばね間に制振ブロックを配設し
、制振ブロックを振動させる有害振動をセンシングして
その位相を反転した制御用圧縮空気を一方の空気ばねに
供給する振動制御弁を圧縮空気源の給気口に接続すると
共にレギュレータを介して他方の空気ばねを圧縮空気源
に接続してなる事を特徴とする能動制御精密制振台。