JPH05202981A - Active vibration-isolating device - Google Patents
Active vibration-isolating deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はアクティブ振動絶縁装置
に関し、特に、制御対象物に水平方向の制御力を注入し
て水平方向の振動絶縁性能を向上できるアクティブ振動
絶縁装置に係わる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active vibration isolator, and more particularly to an active vibration isolator capable of improving horizontal vibration isolation performance by injecting a horizontal control force into an object to be controlled.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、空気バネとダッシュポットを
使用し、空気バネで支持された精密機器が搭載された定
盤のような制御対象物をパッシブに制御するパッシブ振
動絶縁装置は周知である。最近、パッシブ振動絶縁装置
に代えて、制御対象物をアクティブに制御するアクティ
ブまたはセミアクティブ振動絶縁装置が採用されつつあ
る。2. Description of the Related Art Conventionally, a passive vibration isolator that uses an air spring and a dashpot to passively control a controlled object such as a surface plate on which precision equipment supported by the air spring is mounted is well known. .. Recently, an active or semi-active vibration isolator that actively controls an object to be controlled is being used instead of the passive vibration isolator.
【０００３】このアクティブ振動絶縁装置は、制御対象
物に振動センサを搭載して振動を検出し、この振動信号
によって振動絶縁装置にアクチュエータからエネルギー
を注入し、線形フィードバック制御や線形フィードフォ
ワード制御の理論を用いて振動絶縁装置の除振或いは絶
縁効果を積極的に高めようとするものである。現在、市
販されているアクティブ振動絶縁装置は極めて少ない
が、これを使用するアクチュエータに着目して分類する
と、下記の２種類に分けられる。In this active vibration isolator, a vibration sensor is mounted on a control object to detect vibration, and energy is injected from an actuator to the vibration isolator by this vibration signal, and the theory of linear feedback control and linear feedforward control is provided. To positively enhance the vibration isolation or insulation effect of the vibration isolator. Currently, there are very few active vibration isolators on the market, but if they are classified by focusing on the actuators that use them, they can be classified into the following two types.
【０００４】〈電気式〉制御対象物に振動センサを搭載
して振動を検出し、この振動信号をドライバを介してＶ
ＣＭ（ボイス・コイル・モータ）等の電気によって駆動
するアクチュエータから振動絶縁装置にエネルギーを注
入し、振動絶縁装置の除振或いは絶縁効果を積極的に高
めるものである（特開昭６０−１２１３４０号公報）。<Electric type> A vibration sensor is mounted on an object to be controlled to detect vibration, and this vibration signal is transmitted to a V through a driver.
Energy is injected into the vibration isolator from an actuator driven by electricity such as a CM (voice coil motor) to positively enhance the vibration isolation or insulation effect of the vibration isolator (JP-A-60-121340). Bulletin).
【０００５】〈空圧式〉制御対象物に振動センサを搭載
して振動を検出し、この振動信号を電気空圧変換器によ
って電気空圧信号に変え、サーボ弁を開閉し、空気を空
気バネに注入することにより空気バネをアクチュエータ
として使用し、振動絶縁装置の除振或いは絶縁効果を積
極的に高めるものである（特開平２−２１３１１号公
報）。<Pneumatic type> A vibration sensor is mounted on a controlled object to detect vibration, and this vibration signal is converted into an electro-pneumatic signal by an electro-pneumatic converter, a servo valve is opened and closed, and air is changed to an air spring. By injecting, the air spring is used as an actuator to positively enhance the vibration isolation or insulation effect of the vibration isolator (JP-A-2-21311).
【０００６】この空圧式アクティブ振動絶縁装置におい
ては、一対のエアータンクどうしをオリフィス配管を介
して連通接続し、その一方のエアータンクにのみサーボ
弁を介してコンプレッサーに連通接続し、装置載置台に
付設された水平方向の振動センサからの信号に応じて制
御装置からサーボ弁に制御信号を出力することにより、
装置載置台の水平方向の変位を一対のエアータンクの各
々に連通接続された空気バネにより弾性的に水平方向に
支持して振動を緩和しながら、装置載置台が振動したと
きに両空気バネをアクチュエータとして膨張または収縮
して装置載置台に動的な力を付与し、装置載置台を水平
方向に変位させて装置載置台に絶対的な水平方向静止状
態を維持させんとしている。In this pneumatic active vibration isolator, a pair of air tanks are communicatively connected to each other via an orifice pipe, and only one of the air tanks is communicatively connected to a compressor via a servo valve, and is mounted on a device mounting table. By outputting a control signal from the control device to the servo valve according to the signal from the attached horizontal vibration sensor,
The air spring connected to each of the pair of air tanks elastically supports the horizontal displacement of the device mounting table in the horizontal direction to mitigate the vibration while simultaneously supporting both air springs when the device mounting table vibrates. As an actuator, it expands or contracts to apply a dynamic force to the device mounting table, and horizontally displaces the device mounting table so that the device mounting table is maintained in an absolutely horizontal stationary state.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この空
圧式アクティブ振動絶縁装置では、一対のエアータン
ク、空気バネをそれぞれ個別に組付けるのが煩雑であ
り、その設置スペースが大きくなり、また一対のエアー
タンクどうしをオリフィス配管を介して連通接続するた
めに空気バネ振動系間に遅れが発生し振動系全体の支持
バランスがくずれてしまうことから水平方向の振動絶縁
性能が低下するという難点がある。However, in this pneumatic active vibration isolator, it is troublesome to assemble a pair of air tanks and air springs individually, and the installation space becomes large, and a pair of air tanks is installed. Since the tanks are connected to each other through the orifice pipes, a delay occurs between the air spring vibration systems and the support balance of the entire vibration system is lost, so that the horizontal vibration isolation performance is deteriorated.
【０００８】[0008]
【目的】本発明は叙上の難点に鑑みなされたもので、そ
の目的は、アクチュエータとして使用する空圧手段を組
付けるのが容易であり、その設置スペースが小さくな
り、また振動系全体をバランスよく支持できて水平方向
の振動絶縁性能を向上できるアクティブ振動絶縁装置を
提供せんとするものである。[Purpose] The present invention has been made in view of the above drawbacks, and an object thereof is to easily install pneumatic means used as an actuator, to reduce the installation space, and to balance the entire vibration system. (EN) An active vibration isolator that can be well supported and can improve horizontal vibration isolation performance.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のアクティブ振動絶縁装置は、空気バネで支持
されている制御対象物に搭載され水平方向の振動を検出
して水平方向の振動信号を出力する水平方向振動センサ
と、水平方向の振動信号により駆動され制御対象物に互
に逆向きの水平方向の制御力を注入する一対の水平方向
アクチュエータとを備えている。To achieve this object, an active vibration isolator according to the present invention is mounted on an object to be controlled supported by an air spring, detects horizontal vibration, and detects horizontal vibration. A horizontal vibration sensor that outputs a signal, and a pair of horizontal actuators that are driven by the horizontal vibration signal and inject horizontal control forces in opposite directions to the controlled object are provided.
【００１０】[0010]
【作用】制御対象物における水平方向の静止基準点にお
いて、制御対象物が水平方向に変位すると、一方のアク
チュエータの内圧が上昇し、一方のアクチュエータの水
平方向の制御力は水平逆方向に作用し、振動センサは制
御対象物の水平方向の変位を検知して振動信号はアナロ
グ弁に印加され、アナログ弁により一方のアクチュエー
タが駆動されることにより制御対象物には水平方向の制
御力が注入されて内圧が上がり制御力は水平逆方向に作
用し、制御対象物を水平逆方向に戻そうとする。その
際、他方のアクチュエータの内圧は低下し、一方のアク
チュエータの、制御対象物への水平逆方向に戻そうとす
る動きを助ける。このようにして振動絶縁装置の水平方
向の振動絶縁性能が総合的に向上する。[Function] When the object to be controlled is horizontally displaced at the horizontal reference point of the object to be controlled, the internal pressure of one actuator increases, and the horizontal control force of one actuator acts in the opposite horizontal direction. The vibration sensor detects the horizontal displacement of the controlled object, the vibration signal is applied to the analog valve, and one actuator is driven by the analog valve, so that the horizontal control force is injected into the controlled object. As a result, the internal pressure rises and the control force acts in the reverse horizontal direction to try to return the controlled object in the reverse horizontal direction. At that time, the internal pressure of the other actuator is reduced, which assists the movement of the one actuator in an attempt to return it to the object to be controlled in the horizontal reverse direction. In this way, the horizontal vibration isolation performance of the vibration isolation device is improved overall.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、本発明によるアクティブ振動絶縁装置
の好ましい実施例を図面を参照して説明する。図１にお
いて、このアクティブ振動絶縁装置は、基礎または床で
ある設置面１０上に空気バネ１１で支持された被除振台
または制御対象物１２が設けられている。制御対象物１
２には水平方向の振動を検出して水平方向の振動信号Ｓ
1を出力する水平方向振動センサ１３が搭載されてい
る。この水平方向振動センサ１３としては、例えば、公
知の加速度センサもしくは速度センサ等が採用できる。
なお、水平方向振動センサ１３として速度センサが使用
されている場合に、加速度信号は、速度を１回微分する
ことにより得られる。また、水平方向振動センサ１３と
して加速度センサが使用されている場合に、速度信号は
加速度を１回積分することにより得られる。ここで、制
御対象物１２とは、定盤のような被除振台のみならず、
これに搭載された電子顕微鏡やＩＣ、ＬＳＩの製造装置
であるステッパ等の精密機器が含まれるものであり、こ
の場合、水平方向振動センサ１３はこのような精密機器
自体に搭載してもよい。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of an active vibration isolator according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, this active vibration isolator is provided with a vibration isolation table or a controlled object 12 supported by an air spring 11 on an installation surface 10 which is a foundation or a floor. Control object 1
2 shows horizontal vibration signal S
A horizontal vibration sensor 13 that outputs 1 is mounted. As the horizontal vibration sensor 13, for example, a known acceleration sensor or speed sensor can be adopted.
When a speed sensor is used as the horizontal vibration sensor 13, the acceleration signal is obtained by differentiating the speed once. When an acceleration sensor is used as the horizontal vibration sensor 13, the velocity signal is obtained by integrating the acceleration once. Here, the controlled object 12 is not limited to the vibration isolation table such as a surface plate,
It includes a precision instrument such as an electron microscope, an IC, and an LSI manufacturing apparatus such as a stepper, which is a manufacturing apparatus. In this case, the horizontal vibration sensor 13 may be incorporated in the precision instrument itself.
【００１２】なお、このアクティブ振動絶縁装置におい
て使用される空気バネ１１は、図２に示されるようにピ
ストン１１ｂが付加タンク部分（図示せず）に固定さ
れ、ベロフラム１１ａがピストン１１ｂを覆ってチャン
バー１１ｃを構成し、チャンバー１１ｃにより制御対象
物１２を支持している。この空気バネ１１によれば、制
御対象物１２のピストン１１ｂに対する偏心ｅによって
チャンバー１１ｃの部分の復元力Ｆは Ｆ＝（π2/8）Ｐ・ＤP・ｅ （但し、Ｐ：チャンバー１１ｃ内の圧力、ＤP：ピスト
ン１１ｂの径）で与えられ、制御対象物１２の水平方向
の変位に応じて空気バネ１１の復元力によってこの変位
を元へ戻す力が作用する。In the air spring 11 used in this active vibration isolator, as shown in FIG. 2, a piston 11b is fixed to an additional tank portion (not shown), and a bellows drum 11a covers the piston 11b to form a chamber. 11 c is formed, and the controlled object 12 is supported by the chamber 11 c. According to the air spring 11, the restoring force F of the portion of the chamber 11c through eccentric e against the piston 11b of the control object 12 is F = (π 2/8) P · D P · e ( where, P: the chamber 11c Pressure, D P : the diameter of the piston 11b), and a restoring force of the air spring 11 responds to the horizontal displacement of the controlled object 12 to exert a force to restore this displacement.
【００１３】また、このアクティブ振動絶縁装置は、水
平方向の振動信号Ｓ1により駆動され制御対象物１２に
互に逆向きの水平方向の制御力ＦA、ＦBを注入する水平
方向空圧アクチュエータ１５ａ、１５ｂとを備えてい
る。水平方向空圧アクチュエータ１５ａ、１５ｂは制御
対象物１２に設けた操作片１２ａと設置面１０上に設け
た支持片１０ａ、１０ｂとの間にそれぞれ設けられ、操
作片１２ａを挟んで対向配置されている。この水平方向
空圧アクチュエータ１５としては空気バネ、空圧シリン
ダ等が採用される。Further, this active vibration isolator is driven by a horizontal vibration signal S 1 and injects horizontal control forces F A and F B in opposite directions to the control object 12 in the horizontal direction pneumatic actuator. 15a and 15b. The horizontal pneumatic actuators 15a and 15b are respectively provided between the operation piece 12a provided on the controlled object 12 and the support pieces 10a and 10b provided on the installation surface 10, and are arranged to face each other with the operation piece 12a interposed therebetween. There is. An air spring, a pneumatic cylinder, or the like is used as the horizontal pneumatic actuator 15.
【００１４】さらに、振動センサ１３からの振動信号Ｓ
1を処理して制御信号を生成する制御回路Ｃ、制御回路
Ｃからの制御信号により駆動信号を生成する空圧アナロ
グ弁駆動回路Ｄａおよび信号反転器２８を介して空圧ア
ナログ弁駆動回路Ｄｂ、空圧アナログ弁駆動回路Ｄａ、
Ｄｂからの駆動信号により空気を水平方向空圧アクチュ
エータ１５ａ、１５ｂに給排気する空圧アナログ弁１７
ａ、１７ｂが設けられている。このアナログ弁１７ａ、
１７ｂとしてはサーボ弁、電気空圧比例弁が採用でき
る。この電気空圧アナログ弁１７ａ、１７ｂにはコンプ
レッサ（図示せず）などの空圧源から圧縮された空気が
印加されている。Further, the vibration signal S from the vibration sensor 13
A control circuit C that processes 1 to generate a control signal, a pneumatic analog valve drive circuit Da that generates a drive signal by a control signal from the control circuit C, and a pneumatic analog valve drive circuit Db via a signal inverter 28. Pneumatic analog valve drive circuit Da,
A pneumatic analog valve 17 that supplies and exhausts air to and from the horizontal pneumatic actuators 15a and 15b by a drive signal from Db.
a and 17b are provided. This analog valve 17a,
A servo valve or an electropneumatic proportional valve can be used as 17b. Air compressed from an air pressure source such as a compressor (not shown) is applied to the electro-pneumatic analog valves 17a and 17b.
【００１５】この実施例において振動センサ１３として
は加速度センサが使用されており、図３に示すように振
動センサ１３からの加速度振動信号Ｓ1は制御回路Ｃ、
空圧アナログ弁駆動回路Ｄａ、Ｄｂのハイパスフイルタ
１８に入力され、ハイパスフイルタ１８の出力部は増幅
器１９と、積分器２０を介して増幅器２１とに接続され
ている。このハイパスフイルタ１８は、加速度センサが
温度によってゼロ点がドリフトするのでＤＣ成分をカッ
トし温度特性を向上させるために使用される。また、積
分器２０は、加速度振動信号Ｓ1から速度信号を生成す
るために使用される。増幅器１９および増幅器２１から
の増幅された加速度信号および速度信号はそれぞれロー
パスフイルタ２２、２３に入力されている。これらのロ
ーパスフイルタ２２、２３は高周波成分をカットし発振
を防止するために使用されている。 一方、図１に示す
ように制御対象物１２と空気バネ１１の設置面１０間に
はその水平方向の相対変位を検出して水平方向の相対変
位信号Ｓ2を出力する非接触水平方向変位センサ１４が
制御対象物１２または空気バネ１１の何れかに搭載され
ている（図示の例において空気バネ１１に搭載）。この
水平方向変位センサ１４としては、例えば、渦電流素
子、差動トランス、ＬＥＤ、レーザー素子等が採用でき
る。図３に示すように水平方向の相対変位信号Ｓ2は前
置増幅器２４に入力され、前置増幅器２４は、減算器２
５を介して増幅器２６に接続されている。減算器２５
は、一般に非接触水平方向変位センサ１４は０〜＋数ｖ
の電圧を発生するのでゼロ点を境にして±の電圧を発生
するようにゼロ点調整を行なうために使用されている。In this embodiment, an acceleration sensor is used as the vibration sensor 13, and the acceleration vibration signal S 1 from the vibration sensor 13 is transmitted to the control circuit C as shown in FIG.
It is input to the high-pass filter 18 of the pneumatic analog valve drive circuits Da and Db, and the output part of the high-pass filter 18 is connected to the amplifier 19 and the amplifier 21 via the integrator 20. The high pass filter 18 is used to improve the temperature characteristics by cutting the DC component because the zero point of the acceleration sensor drifts depending on the temperature. The integrator 20 is also used to generate a velocity signal from the acceleration vibration signal S 1 . The amplified acceleration signal and velocity signal from the amplifier 19 and the amplifier 21 are input to the low-pass filters 22 and 23, respectively. These low pass filters 22 and 23 are used for cutting high frequency components and preventing oscillation. On the other hand, as shown in FIG. 1, a non-contact horizontal displacement sensor that detects a relative displacement in the horizontal direction between the controlled object 12 and the installation surface 10 of the air spring 11 and outputs a relative displacement signal S 2 in the horizontal direction. 14 is mounted on either the controlled object 12 or the air spring 11 (mounted on the air spring 11 in the illustrated example). As the horizontal displacement sensor 14, for example, an eddy current element, a differential transformer, an LED, a laser element or the like can be adopted. As shown in FIG. 3, the horizontal relative displacement signal S 2 is input to the preamplifier 24, and the preamplifier 24 is connected to the subtractor 2
It is connected to the amplifier 26 via 5. Subtractor 25
Generally, the non-contact horizontal displacement sensor 14 is 0 to + several v
Is used to adjust the zero point so that ± voltage is generated with the zero point as a boundary.
【００１６】図３に示すように、ローパスフイルタ２
２、２３からの加速度信号、速度信号および増幅器２６
からの相対変位信号は加算器２７に入力され、加算器２
７の出力部は空圧アナログ弁１７ａと、信号反転器２８
を介して空圧アナログ弁１７ｂとに接続されている。電
気空圧アナログ弁１７ａ、１７ｂからの電気信号は水平
方向の空圧アクチュエータ１５ａ、１５ｂにそれぞれ印
加され、この空圧アクチュエータ１５ａ、１５ｂが駆動
されることにより制御対象物１２には互に逆向きの水平
方向の制御力ＦA、ＦBが注入される。As shown in FIG. 3, the low-pass filter 2
Acceleration signal from 2, 23, velocity signal and amplifier 26
The relative displacement signal from is input to the adder 27, and the adder 2
The output part of 7 is a pneumatic analog valve 17a and a signal inverter 28.
Is connected to the pneumatic analog valve 17b via. The electric signals from the electro-pneumatic analog valves 17a and 17b are applied to the pneumatic actuators 15a and 15b in the horizontal direction, respectively, and the pneumatic actuators 15a and 15b are driven so that the control target 12 is driven in the opposite directions. The horizontal control forces F A and F B are injected.
【００１７】叙上のアクティブ振動絶縁装置における各
構成要素の配置を図４に示す。制御対象物１２を垂直方
向に支持する空気バネ１１は制御対象物１２の各隅部に
設置されている。振動を検出する水平方向は二次元であ
るので、水平方向振動センサ１３は制御対象物１２の中
央部にＸ、Ｙ方向にそれぞれ設けられる。水平方向変位
センサ１４も制御対象物１２に対向してＸ、Ｙ方向にそ
れぞれ設けられる。水平方向の空圧アクチュエータ１５
ａ、１５ｂはＸ、Ｙ方向にそれぞれ設けられる。電気空
圧アナログ弁１７ａ、１７ｂは空圧アクチュエータ１５
ａ、１５ｂの近傍に設置されている。The arrangement of each component in the above active vibration isolator is shown in FIG. The air springs 11 that vertically support the controlled object 12 are installed at the corners of the controlled object 12. Since the horizontal direction for detecting vibration is two-dimensional, the horizontal vibration sensor 13 is provided in the central portion of the controlled object 12 in the X and Y directions, respectively. The horizontal displacement sensor 14 is also provided in the X and Y directions so as to face the control target 12. Horizontal pneumatic actuator 15
a and 15b are provided in the X and Y directions, respectively. The electro-pneumatic analog valves 17a and 17b are pneumatic actuators 15.
It is installed near a and 15b.
【００１８】こうして水平方向振動センサ１３、水平方
向変位センサ１４から空圧アクチュエータ１５ａ、１５
ｂに至る制御系もＸ、Ｙ方向にそれぞれ設けられる。な
お、制御対象物１２の垂直方向の振動絶縁制御は垂直方
向振動センサ３０、垂直方向変位センサ３１、電気空圧
アナログ弁３２を使用して叙上の水平方向の制御系のよ
うに構成することができ、またその垂直方向のレベルは
メカニカルバルブ（特開昭５７−７３２４８号公報）に
より空気バネ１１の内圧を制御して行なうことができ
る。In this way, the horizontal vibration sensor 13 and the horizontal displacement sensor 14 are connected to the pneumatic actuators 15a, 15a.
A control system reaching b is also provided in each of the X and Y directions. The vertical vibration isolation control of the controlled object 12 should be configured as a horizontal control system using the vertical vibration sensor 30, the vertical displacement sensor 31, and the electropneumatic analog valve 32. The level in the vertical direction can be controlled by controlling the internal pressure of the air spring 11 by a mechanical valve (Japanese Patent Laid-Open No. 57-73248).
【００１９】図１〜図３に示すように構成されたアクテ
ィブ振動絶縁装置において、基礎又は床である設置面１
０上に空気バネ１１で支持された制御対象物１２上に搭
載された加速度センサである水平方向の振動センサ１３
により制御対象物１２の水平方向の振動が検出される。
この検出された水平方向の振動信号Ｓ1は制御回路Ｃ、
空圧アナログ弁駆動回路Ｄａ、Ｄｂのハイパスフイルタ
１８に入力される。ハイパスフイルタ１８は、加速度セ
ンサが温度によってゼロ点がドリフトするのでＤＣ成分
をカットし温度特性を向上する。ハイパスフイルタ１８
の出力は積分器２０に入力され速度信号を生成し、増幅
器１９と増幅器２１からは増幅された加速度信号と速度
信号がそれぞれ得られる。増幅器１９および増幅器２１
からの増幅された加速度信号および速度信号はそれぞれ
ローパスフイルタ２２、２３に入力され、高周波成分を
カットし発振が防止される。In the active vibration isolator constructed as shown in FIGS. 1 to 3, the installation surface 1 which is a foundation or a floor.
Horizontal vibration sensor 13 which is an acceleration sensor mounted on a controlled object 12 supported by an air spring 11 above
Thus, the horizontal vibration of the controlled object 12 is detected.
The detected horizontal vibration signal S 1 is supplied to the control circuit C,
It is input to the high-pass filter 18 of the pneumatic analog valve drive circuits Da and Db. The high pass filter 18 improves the temperature characteristic by cutting the DC component because the zero point of the acceleration sensor drifts depending on the temperature. High pass filter 18
Is output to the integrator 20 to generate a speed signal, and the amplified acceleration signal and speed signal are obtained from the amplifier 19 and the amplifier 21, respectively. Amplifier 19 and amplifier 21
The amplified acceleration signal and velocity signal from are input to the low-pass filters 22 and 23, respectively, to cut high-frequency components and prevent oscillation.
【００２０】一方、非接触変位センサ１４からは制御対
象物１２と空気バネ１１の設置面１０間の水平方向の相
対変位を検出して水平方向の相対変位信号Ｓ2を出力す
る。水平方向の相対変位信号Ｓ2は前置増幅器２４に入
力され、前置増幅器２４の出力は減算器２５に入力され
る。減算器２５は、一般に非接触変位センサ１４は０〜
＋数ｖの電圧を発生するのでゼロ点を境にして±の電圧
を発生するようにゼロ点調整を行なう。減算器２５の出
力は増幅器２６に入力される。ローパスフイルタ２２、
２３からの加速度信号、速度信号および増幅器２６から
の相対変位信号は加算器２７に入力され、加算器２７の
出力部は空圧アナログ弁１７ａと、信号反転器２８を介
して空圧アナログ弁１７ｂとにそれぞれ印加される。空
圧アナログ弁１７ａ、１７ｂが開閉されて空気が水平方
向の空圧アクチュエータ１５ａ、１５ｂに吸排気される
ことにより制御対象物１２には互に逆向きの水平方向の
制御力ＦA、ＦBが注入される。On the other hand, the non-contact displacement sensor 14 detects the relative displacement in the horizontal direction between the controlled object 12 and the installation surface 10 of the air spring 11, and outputs a horizontal relative displacement signal S 2 . The horizontal relative displacement signal S 2 is input to the preamplifier 24, and the output of the preamplifier 24 is input to the subtractor 25. The subtractor 25 is generally 0 to 0 for the non-contact displacement sensor 14.
Since the voltage of + several v is generated, the zero point is adjusted so that the voltage of ± is generated with the zero point as the boundary. The output of the subtractor 25 is input to the amplifier 26. Lowpass filter 22,
The acceleration signal and the velocity signal from 23 and the relative displacement signal from the amplifier 26 are input to the adder 27, and the output of the adder 27 is the pneumatic analog valve 17a and the pneumatic analog valve 17b via the signal inverter 28. And are respectively applied. The pneumatic analog valves 17a and 17b are opened and closed to suck and exhaust air to and from the horizontal pneumatic actuators 15a and 15b, so that the control target 12 has horizontal control forces F A and F B in opposite directions. Is injected.
【００２１】制御対象物１２における水平方向の静止基
準点において、空気バネ１１の水平方向の力Ｆ（図２）
はＦ＝０であり、水平方向の空圧アクチュエータ１５
ａ、１５ｂの水平方向の制御力ＦA、ＦBは、ＦA＝ＦBで
ある。いま、制御対象物１２が図１において右向に変位
すると、空気バネ１１はその偏心ｅに応じてベロフラム
１１ａ（図２）によって構成されるチャンバー１１ｃ内
の圧力により左向に復元力Ｆが作用し、また制御対象物
１２が右向に変位すると空圧アクチュエータ１５ｂの内
圧が上昇し、空圧アクチュエータ１５ｂの水平方向の制
御力ＦAは左向に作用し、さらに振動センサ１３は制御
対象物１２の右向の変位を検知して加速度振動信号Ｓ1
は制御回路Ｃ、空圧アナログ弁駆動回路Ｄのハイパスフ
イルタ１８に入力されＤＣ成分をカットし温度によって
ゼロ点がドリフトしないように温度特性を向上させ、こ
れが積分器２０に入力され速度信号を生成し、増幅器１
９と増幅器２１からは増幅された加速度信号と速度信号
をそれぞれ得て、ローパスフイルタ２２、２３に入力さ
れ、高周波成分をカットし発振を防止し、これらの加速
度信号、速度信号は加算器２７に入力され、加算器２７
の出力部は電気空圧アナログ弁１７ａに印加されてその
弁が開成され水平方向の空圧アクチュエータ１５ａには
空気が吸気され、この水平方向の空圧アクチュエータ１
５ａがの内圧が上がることにより制御対象物１２には水
平方向の制御力ＦAが注入されて制御力ＦAは左向に作用
し、制御対象物１２は左向に移動させる。At the horizontal stationary reference point of the controlled object 12, the horizontal force F of the air spring 11 (FIG. 2).
Is F = 0 and the horizontal pneumatic actuator 15
The horizontal control forces F A and F B of a and 15 b are F A = F B. Now, when the controlled object 12 is displaced to the right in FIG. 1, the restoring force F acts to the left on the air spring 11 due to the pressure in the chamber 11c constituted by the belophra 11a (FIG. 2) according to its eccentricity e. When the controlled object 12 is displaced to the right, the internal pressure of the pneumatic actuator 15b rises, the horizontal control force F A of the pneumatic actuator 15b acts to the left, and the vibration sensor 13 causes the controlled object to move. The acceleration vibration signal S 1 is detected by detecting the displacement of 12 to the right.
Is input to the high-pass filter 18 of the control circuit C and the pneumatic analog valve drive circuit D to improve the temperature characteristics so that the DC component is cut and the zero point does not drift due to temperature, and this is input to the integrator 20 to generate a speed signal. And amplifier 1
The amplified acceleration signal and the velocity signal are respectively obtained from the amplifier 9 and the amplifier 21 and input to the low-pass filters 22 and 23 to cut high frequency components to prevent oscillation. These acceleration signals and velocity signals are sent to the adder 27. Input and adder 27
Is applied to the electro-pneumatic analog valve 17a to open the valve, and air is sucked into the horizontal pneumatic actuator 15a.
5a the control force F A control force F A in the horizontal direction is injected into the control object 12 by the internal pressure rise of the acts in the left direction, the target object 12 moves to the left direction.
【００２２】一方、加算器２７の出力部は信号反転器２
８を介して電気空圧アナログ弁１７ｂに印加されてその
弁が閉成され水平方向の空圧アクチュエータ１５ｂから
は空気が排気され、この水平方向の空圧アクチュエータ
１５ｂの内圧が低下することにより水平方向の制御力Ｆ
Bが低下して制御力ＦAによる制御対象物１２への左向の
移動を助けることになる。On the other hand, the output of the adder 27 is the signal inverter 2
8 is applied to the electro-pneumatic analog valve 17b to close the valve, air is exhausted from the horizontal pneumatic actuator 15b, and the internal pressure of the horizontal pneumatic actuator 15b decreases, so Directional control force F
B decreases and assists the leftward movement of the control force F A to the controlled object 12.
【００２３】また、非接触変位センサ１４も制御対象物
１２の右向の変位を検知して水平方向の相対変位信号Ｓ
2を出力する。水平方向の相対変位信号Ｓ2は前置増幅器
２４に入力され、前置増幅器２４の出力は減算器２５に
入力される。減算器２５は、一般に非接触変位センサ１
４は０〜＋数ｖの電圧を発生するのでゼロ点を境にして
±の電圧を発生するようにゼロ点調整を行なう。減算器
２５の出力は増幅器２６に入力される。増幅器２６から
の相対変位信号は加算器２７に入力される。加算器２７
の出力部は叙上のように水平方向の空圧アクチュエータ
１５ａ、１５ｂに印加され、制御対象物１２には水平方
向の制御力ＦAが叙上の制御力ＦAに注入され制御対象物
１２は左向に変位しようとする。なお、この非接触変位
センサ１４から増幅器２６の制御系は用途によっては省
略できるものである。The non-contact displacement sensor 14 also detects the rightward displacement of the controlled object 12 to detect the relative displacement signal S in the horizontal direction.
Output 2 The horizontal relative displacement signal S 2 is input to the preamplifier 24, and the output of the preamplifier 24 is input to the subtractor 25. The subtractor 25 is generally a non-contact displacement sensor 1
Since 4 generates a voltage of 0 to + several v, the zero point is adjusted so as to generate a voltage of ± with the zero point as a boundary. The output of the subtractor 25 is input to the amplifier 26. The relative displacement signal from the amplifier 26 is input to the adder 27. Adder 27
The output unit horizontal pneumatic actuator 15a so on ordination, is applied to 15b, the control object 12 control force F A in the horizontal direction is injected into the control force F A on ordination control object 12 Tries to move to the left. The control system from the non-contact displacement sensor 14 to the amplifier 26 can be omitted depending on the application.
【００２４】制御対象物１２が水平方向の静止基準点を
越えて左向に変位した場合には、以上の動作において水
平方向の空圧アクチュエータ１５ａ、１５ｂの水平方向
の制御力ＦA、ＦBが逆向きに作用する。従来の振動絶縁
装置によって得られた周波数−水平方向振動伝達関数特
性を図５（ａ）に示し、これと比較する目的で本発明に
よるアクティブ振動絶縁装置によって得られた周波数−
水平方向振動伝達関数特性をグラフ図５（ｂ）に示す。
何れの場合も、垂直方向のレベルはメカニカルバルブ
（特開昭５７−７３２４８号公報）により空気バネの内
圧を制御して行なった。図５（ａ）、（ｂ）から明らか
なように、本発明によるアクティブ振動絶縁装置によれ
ば水平方向振動絶縁が低周波において大幅に改善されて
いる。When the controlled object 12 is displaced to the left beyond the horizontal stationary reference point, the horizontal control forces F A and F B of the horizontal pneumatic actuators 15a and 15b are obtained in the above operation. Works in the opposite direction. The frequency obtained by the conventional vibration isolator-the horizontal vibration transfer function characteristic is shown in Fig. 5 (a), and the frequency obtained by the active vibration isolator according to the present invention for the purpose of comparison with this-
The horizontal vibration transfer function characteristic is shown in FIG.
In each case, the level in the vertical direction was controlled by controlling the internal pressure of the air spring with a mechanical valve (Japanese Patent Laid-Open No. 57-73248). As is apparent from FIGS. 5A and 5B, the horizontal vibration isolation is significantly improved at low frequencies according to the active vibration isolation device of the present invention.
【００２５】なお、以上の例で制御方式は、絶対加速
度、絶対速度、相対変位の３信号をフィードバック制御
信号として用いたが、所期の振動絶縁効果を得るための
用途に応じて変位信号は絶対変位でもよく、また変位と
速度或いは変位と加速度から成る群から選ばれた２信号
を用いて制御することもできる。また、以上の例におい
てハイパスフイルタ、ローパスフイルタは状況に応じて
は一方または双方を省略することが可能である。さら
に、以上の例において非接触変位センサに設けられた前
置増幅器も省略することができる。In the control system in the above example, three signals of absolute acceleration, absolute velocity, and relative displacement are used as feedback control signals. However, the displacement signal is changed according to the application for obtaining the desired vibration isolation effect. It may be an absolute displacement, or may be controlled by using two signals selected from the group consisting of displacement and velocity or displacement and acceleration. In the above example, one or both of the high-pass filter and the low-pass filter can be omitted depending on the situation. Further, the preamplifier provided in the non-contact displacement sensor in the above example can be omitted.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明のアクティブ振動絶縁装置によれば、空気バネで支持
されている制御対象物に搭載され水平方向の振動を検出
して水平方向の振動信号を出力する水平方向振動センサ
と、水平方向の振動信号により駆動され制御対象物に互
に逆向きの水平方向の制御力を注入する一対の水平方向
アクチュエータとを備えていることにより、アクチュエ
ータを組付けるのが容易であり、その設置スペースが小
さくなり、また振動系全体をバランスよく支持できて水
平方向の振動絶縁性能を向上できる。As is apparent from the above description, according to the active vibration isolator of the present invention, the horizontal vibration is detected by detecting the horizontal vibration mounted on the controlled object supported by the air spring. The actuator includes a horizontal vibration sensor that outputs a vibration signal, and a pair of horizontal actuators that are driven by the horizontal vibration signal and inject horizontal control forces in opposite directions to the controlled object. Is easy to assemble, the installation space is small, and the entire vibration system can be supported in a well-balanced manner, and the horizontal vibration isolation performance can be improved.
【図１】本発明の実施例によるアクティブ振動絶縁装置
の説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram of an active vibration isolator according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明によるアクティブ振動絶縁装置に使用さ
れる空気バネの説明図。FIG. 2 is an explanatory view of an air spring used in the active vibration isolator according to the present invention.
【図３】本発明によるアクティブ振動絶縁装置の水平方
向制御系を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing a horizontal control system of the active vibration isolator according to the present invention.
【図４】本発明によるアクティブ振動絶縁装置における
各構成要素の配置を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an arrangement of each component in the active vibration isolator according to the present invention.
【図５】図５（ａ）は従来の振動絶縁装置によって得ら
れた周波数−水平方向振動伝達関数特性を示すグラフ、
図５（ｂ）は本発明によるアクティブ振動絶縁装置によ
って得られた周波数−水平方向振動伝達関数特性を示す
グラフ。FIG. 5 (a) is a graph showing frequency-horizontal vibration transfer function characteristics obtained by a conventional vibration isolator.
FIG. 5B is a graph showing frequency-horizontal vibration transfer function characteristics obtained by the active vibration isolator according to the present invention.
１０……空気バネの設置面 １１……空気バネ １２……制御対象物 １３……水平方向の振動センサ １４……水平方向の変位センサ １５ａ、１５ｂ……水平方向アクチュエータ １７ａ、１７ｂ……アナログ弁 10 ... Air spring installation surface 11 ... Air spring 12 ... Control object 13 ... Horizontal vibration sensor 14 ... Horizontal displacement sensor 15a, 15b ... Horizontal actuator 17a, 17b ... Analog valve
Claims (1)
載され水平方向の振動を検出して水平方向の振動信号を
出力する水平方向振動センサと、前記水平方向の振動信
号により駆動され前記制御対象物に互に逆向きの水平方
向の制御力を注入する一対の水平方向アクチュエータと
を備えていることを特徴とするアクティブ振動絶縁装
置。1. A horizontal vibration sensor, which is mounted on an object to be controlled supported by an air spring, detects horizontal vibration and outputs a horizontal vibration signal, and a horizontal vibration sensor driven by the horizontal vibration signal. An active vibration isolator, comprising: a pair of horizontal actuators for injecting control forces in opposite horizontal directions into a controlled object.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP18398292A JP3292505B2 (en) | 1991-07-29 | 1992-07-10 | Active vibration isolator |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| JP18899491 | 1991-07-29 | ||
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|---|---|
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| JP3292505B2 JP3292505B2 (en) | 2002-06-17 |
Family
ID=26502208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18398292A Expired - Fee Related JP3292505B2 (en) | 1991-07-29 | 1992-07-10 | Active vibration isolator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3292505B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100870108B1 (en) * | 2007-05-01 | 2008-11-25 | 한국과학기술원 | Active passive vibration isolator using voice coil motor |
| ITTO20090048A1 (en) * | 2009-01-27 | 2010-07-28 | Osai A S S R L | MACHINE TOOL FOR A MICRO-WORK AND RELATED METHOD |
| CN108227758A (en) * | 2018-03-08 | 2018-06-29 | 中国科学院武汉物理与数学研究所 | Contactless bi-axial tilt control device based on voice coil motor |
-
1992
- 1992-07-10 JP JP18398292A patent/JP3292505B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| ITTO20090048A1 (en) * | 2009-01-27 | 2010-07-28 | Osai A S S R L | MACHINE TOOL FOR A MICRO-WORK AND RELATED METHOD |
| CN108227758A (en) * | 2018-03-08 | 2018-06-29 | 中国科学院武汉物理与数学研究所 | Contactless bi-axial tilt control device based on voice coil motor |
| CN108227758B (en) * | 2018-03-08 | 2023-11-03 | 中国科学院武汉物理与数学研究所 | Non-contact double-shaft inclination control device based on voice coil motor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3292505B2 (en) | 2002-06-17 |
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