JPH06294445A - 除振装置 - Google Patents

除振装置

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JPH06294445A
JPH06294445A JP10628393A JP10628393A JPH06294445A JP H06294445 A JPH06294445 A JP H06294445A JP 10628393 A JP10628393 A JP 10628393A JP 10628393 A JP10628393 A JP 10628393A JP H06294445 A JPH06294445 A JP H06294445A
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JP
Japan
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vibration
electromagnet
signal
floor plate
acceleration
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Pending
Application number
JP10628393A
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English (en)
Inventor
Kazuhide Watanabe
和英 渡辺
Yoichi Kanemitsu
陽一 金光
Kenichi Yano
憲一 箭野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Kajima Corp
Original Assignee
Ebara Corp
Kajima Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 除振台床板を設置床より浮上懸架し、除振台
床板または設置床の多様な振動モードを検出し、その振
動を能動的に除振制御することによって、微小振動まで
除振することが出来る除振装置を提供する。 【構成】 振動を嫌う装置を搭載する除振台床板1と、
該除振台床板1に固定された磁性体3と、該磁性体3を
磁気力によって非接触支持する設置床側に固定された浮
上用電磁石4とからなる除振装置において、前記除振台
床板1に水平方向の振動を検出する加速度検出器を装着
し、検出した水平方向の加速度信号と該加速度信号を一
回積分した速度信号と該加速度信号を二回積分した変位
信号を、それぞれ係数倍し、電磁石を励磁する電流増幅
器10を通して水平方向制御用電磁石14にフィードバ
ックする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、除振装置に係り、特に
振動を嫌う機械装置を搭載した除振テーブルを磁力で浮
上懸架して、設置床からの振動を除去する除振装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来より、振動を極度に嫌う電子顕微
鏡、半導体製造装置等の機械装置は、除振装置に搭載さ
れて工場等に設置されていた。従来の除振装置として、
古くから有る空気ばね、ゴムを用いたものに代わり、高
性能の除振を実現できる磁気浮上による除振装置が開発
され、例えば特開平2−203040号公報にその詳細
が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、係る従
来の除振装置では、除振装置設置床又は除振台床板に搭
載された振動を嫌う機械装置自体から生じる多様な振動
モードに対して、必ずしも十分な制振効果が得られなか
った
【0004】本発明は、係る従来技術の問題点に鑑み、
除振台床板を設置床より浮上懸架し、除振台床板または
設置床の多様な振動モードを検出し、その振動を能動的
に除振制御することによって、微小振動まで除振するこ
とが出来る除振装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る除振装置
は、振動を嫌う装置を搭載する除振台床板と、該除振台
床板に固定された磁性体と、該磁性体を磁気力によって
非接触支持する設置床側に固定された浮上用電磁石と、
除振台床板に固定された磁性体と設置床側に固定された
浮上用電磁石との空隙における相対変位を検出する変位
センサと、該変位センサの信号により除振台床板を浮上
させるため該電磁石を制御する制御回路を備えた制御装
置からなる除振装置において、前記除振台床板に固定さ
れた磁性体と設置床側に固定された浮上用電磁石によっ
て発生する水平方向の磁気剪断力により前記除振台床板
は水平方向に受動的に支持され、且つ前記除振台床板に
水平方向の振動を検出する加速度検出器を装着し、検出
した水平方向の加速度信号と該加速度信号を一回積分し
た速度信号と該加速度信号を二回積分した変位信号を、
それぞれ係数倍し、電磁石を励磁する電流増幅器を通し
て水平方向制御用電磁石にフィードバックすることを特
徴とする。
【0006】
【作用】除振台床板に加速度検出器を装着し、検出した
加速度信号と、加速度信号を一回積分した速度信号と、
加速度信号を二回積分した変位信号をそれぞれ係数倍し
て、電磁石を励磁する電流増幅器を通して水平方向制御
用電磁石にフィードバックすることから、加速度計で検
出された振動を能動的に除振制御することによって、除
振台床板に生じる微小振動まで除振することが可能とな
る。
【0007】
【実施例】図1は、本発明のベースとなる除振装置の説
明図である。除振テーブル1上には振動を極度に嫌う、
電子顕微鏡、半導体製造装置等の機械装置が搭載され、
電磁アクチュエータ2により非接触で浮上した状態で保
持される。したがって、電磁アクチュエータ2が設置さ
れている設置床が地震等で振動しても、非接触で浮上保
持された除振テーブル1には振動が伝わらず、振動を極
度に嫌う機械装置等は、設置床の振動の影響を直接的に
は受けない。
【0008】除振される装置を搭載する除振テーブル1
には、磁性体継鉄3が固定されており、設置床に固定し
た浮上用電磁石4は、その磁気吸引力により磁性体継鉄
3を非接触で浮上支持することにより、除振テーブル1
を浮上支持する。浮上用電磁石4の磁極と、ターゲット
となる磁性体継鉄3との隙間、即ち浮上位置は変位セン
サ5によって測定される。位相補償器9、電流増幅器1
0を備える制御回路は、変位センサ5から変位センサア
ンプで増幅された信号を基に、磁性体継鉄3を浮上位置
設定信号で設定された位置に浮上支持するように、浮上
用電磁石4の励磁電流を制御する。
【0009】水平方向には、設置床側に固定された浮上
用電磁石4と除振台床板側に固定された磁性体3との空
隙8で発生する磁気剪断力によって、除振台床板1は受
動的に支持される。
【0010】更に、除振テーブル1を非接触で支持し、
且つ水平方向の除振制御を行うために水平方向制御用電
磁石14が備えられている。水平方向制御用電磁石14
の励磁電流を制御することにより、設置床側に固定され
た水平方向制御用電磁石14は対向する磁性体3に磁気
吸引力を作用させ、除振テーブル1を水平方向に移動さ
せることができる。
【0011】図2は、本発明の第1の実施例の除振装置
の構成を示す説明図である。浮上懸架する除振台床板1
に水平方向の加速度を検出する加速度センサ11を装着
し、検出した水平方向の加速度信号と、該加速度信号を
一回積分した速度信号と、該加速度信号を二回積分した
変位信号を、それぞれ係数倍(Kah,Kvh,Kd
h)し、電磁石を励磁する電流増幅器12を通して水平
方向制御用電磁石14にフィードバックする。
【0012】即ち、水平方向の加速度センサ11により
検出された除振台1の絶対加速度X”に対して係数の乗
算及び積分(1/S)処理を行う。 Kah×X” (1) Kvh×X’ (2) Kdh×X (3) 但し X’=(1/S)×X” X=(1/S)×X’=(1/S)2 ×X” そして、(1),(2),(3)を加算器13で合算し
た信号を電流増幅器12で増幅し、水平方向制御用電磁
石14にフィードバックする。水平方向制御用電磁石1
4の磁極は、電流増幅器12より印加される励磁電流に
よって、対向する磁性体3に水平方向の磁気吸引力を作
用させ、加速度センサ11で検出された除振台1上の水
平方向の振動を除振する。
【0013】図3は、水平方向の振動伝達率の説明図で
あり、(a)は上述のフィードバック系無しの場合であ
り、(b)は上述のフィードバック系有りの場合の一例
を示す。図示されるように、絶対加速度のフィードバッ
ク系を設け係数を適宜選定することにより、(a)から
(b)に示されるように水平方向の振動伝達特性を改善
することができる。
【0014】図4は、本発明の第2の実施例の除振装置
の構成を示す説明図である。浮上懸架する除振台床板1
に更に鉛直方向の加速度センサ15を装着し、検出した
鉛直方向の絶対加速度信号と、該加速度信号を一回積分
した速度信号と、該加速度信号を二回積分した変位信号
を、それぞれ係数倍(Kav,Kvv,Kdv)し、電
磁石を励磁する電流増幅器10を通して浮上用電磁石4
にフィードバックする。
【0015】加速度センサ15により検出された除振台
1の鉛直方向絶対加速度Z1”に対して係数の乗算及び
積分(1/S)処理を行う。 Kav×Z1” (1) Kvv×Z1’ (2) Kdv×Z1 (3) 但し Z1’=(1/S)×Z1” Z1=(1/S)×Z1’=(1/S)2 ×Z1” そして、(1),(2),(3)を加算器16で合算し
た信号を電流増幅器10で増幅し、浮上用電磁石4にフ
ィードバックする。浮上用電磁石4の磁極は、電流増幅
器10より印加される励磁電流によって、対向する磁性
体3に鉛直方向の磁気吸引力を作用させ、加速度センサ
15で検出された除振台1上に生じる鉛直方向の絶対加
速度の振動を除振する。
【0016】図5は、鉛直方向の振動伝達率の説明図で
あり、(a)は上述のフィードバック系無しの場合であ
り、(b)は上述のフィードバック系有りの場合の一例
を示す。図示されるように、フィードバック系を設け係
数を適宜選定することにより、(a)から(b)のよう
に除振台1上の鉛直方向絶対加速度の振動伝達特性を改
善することができる。
【0017】図6は、本発明の第3の実施例の除振装置
の構成を示す説明図である。設置床自体にも加速度セン
サ18を装着し、検出した設置床の絶対加速度信号を二
回積分した変位信号を係数倍(Kvb)し、その信号を
浮上用制御回路の浮上位置設定信号より減算して相対フ
ィードバック系の新たな設定値としている。加速度セン
サ11により検出された設置床の絶対加速度Z2”に対
して係数の乗算及び積分(1/S)処理を行う。 Kvb×Z2 但し Z2=(1/S)×Z2’=(1/S)2 ×Z
2” そして、加算器19で浮上位置設定信号から減算した信
号を変位センサからの信号と比較して電流増幅器10で
増幅し、浮上用電磁石4にフィードバックする。浮上用
電磁石4の磁極は、電流増幅器10より印加される励磁
電流によって、対向する磁性体3に鉛直方向の磁気吸引
力を作用させ、設置床自体の加速度信号から求められた
変位を変位センサ5で検出された変位に補正することに
よって加速度センサ18で検出された振動を除振する。
【0018】図7は、設置床からの鉛直方向の振動伝達
率の説明図であり、(a)は上述のフィードバック系無
しの場合であり、(b)は上述のフィードバック系有り
の場合の一例を示す。図示されるように、フィードバッ
ク系を設け係数を適宜選定することにより、(a)から
(b)のように振動伝達特性を改善することができる。
【0019】図8は、本発明の各実施例における制御回
路の説明図である。加速度センサ11,15,18の直
流分をカットするためハイパスフィルタ(HPF)21
が入力段に挿入されている。また、積分、或いは係数倍
等の演算で生じる直流分の誤差を取り除くため、出力段
にもハイパスフィルタ(HPF)22を挿入する。
【0020】積分器には、完全積分を使用すると直流に
近いところで誤差を生じ、ハイパスフィルタでカットし
ても増幅する可能性がある。よってここではハイパスフ
ィルタ(HPF)でカットした周波数以上で、かつ制御
に必要な周波数帯域で積分動作をするように不完全積分
(一次遅れ)回路23,24を使用する。これによって
直流に近いところで誤差を増幅することなく積分動作を
させることができる。
【0021】更に、加速度信号を用いて制御する場合、
仕様を大きく上回る加速度信号が入力すると制御系に悪
影響をおよぼす。このため入力信号を制限する保護素子
25を挿入する。ここでは一例として保護素子25とし
てツェナーダイオードを使用している。
【0022】
【発明の効果】以上に説明したように本発明の除振装置
は、除振台床板を非接触で浮上懸架し、更に除振台床板
上または設置床上の加速度を検出して能動的に振動を除
振することによって、例えば除振台床板上に設置された
機械装置の固有振動のような微振動まで減衰させること
が出来る除振装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のベースとなる除振装置の説明図。
【図2】本発明の第1の実施例の除振装置の説明図。
【図3】本発明の第1の実施例による除振装置の振動伝
達率の説明図。
【図4】本発明の第2の実施例の除振装置の説明図。
【図5】本発明の第2の実施例による除振装置の振動伝
達率の説明図。
【図6】本発明の第3の実施例の除振装置の説明図。
【図7】本発明の第3の実施例による除振装置の振動伝
達率の説明図。
【図8】本発明の各実施例による除振装置の制御回路の
ブロック図。
【符号の説明】
1 除振台床板 2 電磁アクチュエータ 3 磁性体 4 浮上用電磁石 5 変位センサ 9 位相補償器 10 電流増幅器 11,15,18 加速度センサ 13,16,19 加算器 14 水平方向制御用電磁石 21,22 ハイパスフィルタ 23,24 一次遅れ積分回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 箭野 憲一 東京都調布市飛田給2丁目19番1号 鹿島 建設株式会社技術研究所内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 振動を嫌う装置を搭載する除振台床板
    と、該除振台床板に固定された磁性体と、該磁性体を磁
    気力によって非接触支持する設置床側に固定された浮上
    用電磁石と、除振台床板に固定された磁性体と設置床側
    に固定された浮上用電磁石との空隙における相対変位を
    検出する変位センサと、該変位センサの信号により除振
    台床板を浮上させるため該電磁石を制御する制御回路を
    備えた制御装置からなる除振装置において、前記除振台
    床板に固定された磁性体と設置床側に固定された浮上用
    電磁石によって発生する水平方向の磁気剪断力により前
    記除振台床板は水平方向に受動的に支持され、且つ前記
    除振台床板に水平方向の振動を検出する加速度検出器を
    装着し、検出した水平方向の加速度信号と該加速度信号
    を一回積分した速度信号と該加速度信号を二回積分した
    変位信号を、それぞれ係数倍し、電磁石を励磁する電流
    増幅器を通して水平方向制御用電磁石にフィードバック
    することを特徴とした除振装置。
  2. 【請求項2】 該除振装置において、除振台床板に鉛直
    方向の振動を検出する加速度検出器を更に装着し、検出
    した鉛直方向の加速度信号と該加速度信号を一回積分し
    た速度信号と該加速度信号を二回積分した変位信号を、
    それぞれ係数倍し、電磁石を励磁する電流増幅器を通し
    て前記浮上用電磁石にフィードバックすることを特徴と
    した請求項1の除振装置。
  3. 【請求項3】 該除振装置において、設置床上に鉛直方
    向の振動を検出する加速度検出器を更に装着し、検出し
    た設置床上の加速度信号を二回積分した変位信号を係数
    倍し、該信号を前記制御回路の浮上位置設定信号より減
    算して前記浮上用電磁石にフィードバックすることを特
    徴とした請求項2の除振装置。
  4. 【請求項4】 該除振装置において、前記検出した加速
    度信号をハイパスフィルタを通して直流分をカットし、
    各フィードバック系に直流分の影響を与えないようにす
    ることを特徴とした請求項1,2又は3の除振装置。
  5. 【請求項5】 該除振装置において、前記フィードバッ
    ク系の制御回路の出力側にハイパスフィルタを設け、前
    記積分及び係数倍することによって生じる直流分の誤差
    をカットすることを特徴とした請求項1,2又は3の除
    振装置。
  6. 【請求項6】 該除振装置において、前記積分動作させ
    る回路に不完全積分(一次遅れ)回路を使用することを
    特徴とした請求項1,2又は3の除振装置。
  7. 【請求項7】 該除振装置において、過大な加速度信号
    が前記制御回路に入力しないよう信号レベルを制限する
    素子を備えることを特徴とした請求項1,2又は3の除
    振装置。
JP10628393A 1993-04-07 1993-04-07 除振装置 Pending JPH06294445A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5793598A (en) * 1995-08-11 1998-08-11 Ebara Corporation Magnetically levitated vibration damping apparatus
WO2002006700A1 (fr) * 2000-07-13 2002-01-24 Ebara Corporation Dispositif d'isolation contre les vibrations faisant intervenir des dispositifs de levitation magnetique

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