JPH0674297A - 電磁アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 常時の通電電力を要しない、除振テーブルを
浮上保持する電磁アクチュエータを提供する。 【構成】 中央部に設けられた空気ばね３と、該空気ば
ねを囲むように配置された電磁石４，５とからなり、該
電磁石４，５の外周に設けられた、除振テーブル１に固
定された磁性材料のターゲット１６，１７，１８，１９
を前記電磁石４、５の磁気力により非接触で支持するこ
とを特徴とする電磁アクチュエータ２。

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気力に
より非接触浮上支持して、設置床からの振動や搭載した
機械装置からの振動を除振する電磁アクチュエータに関
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】図４は係る磁気浮上による除振装置の一例
を示すものであり、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（図示せず）、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、非接触で浮上保持し、除振制御を行うことによって
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受けない。

【０００４】図５は、係る除振装置の電磁アクチュエー
タの説明図である。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１８が固定されている。設置床
１５に固定した浮上用電磁石５は、その磁気吸引力によ
り除振テーブル１が固定された磁性体継鉄１８を非接触
で浮上支持する。浮上用電磁石５の磁極と、ターゲット
となる磁性体継鉄１８との間隙は変位センサ８によって
測定される。コントローラ１１は補償回路、パワーアン
プを備え、変位センサ８からの出力を基に、磁性体継鉄
１８を固定した除振テーブル１を目標位置に安定に浮上
支持するように、浮上用電磁石５の励磁電流を制御す
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、係る従
来の磁気浮上による電磁アクチュエータを用いた除振方
式では、除振テーブルを浮上させるために常時通電して
いなければならず、大きな電力消費を必要としていた。
更に係る電磁アクチュエータを用いた除振装置では、非
常時に備えバッテリーも必要となり、停電時に対応する
ための付帯的な設備も複雑なものとならざるを得なかっ
た。

【０００４】本発明は、係る従来技術の問題点に鑑み、
常時通電することなく、除振テーブルを非接触浮上支持
することのできる電磁アクチュエータを提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、本発明の電磁アクチュエータは中央部に設けられ
た空気ばねと、該空気ばねを囲むように配置された電磁
石とからなり、該電磁石の外周に設けられた、除振テー
ブルに固定された磁性材料のターゲットを前記電磁石の
磁気力により非接触で支持することを特徴とするもので
ある。

【０００６】

【作用】本発明の電磁アクチュエータは、除振テーブル
の中央部分に空気ばねを備える。従って、除振テーブル
の浮上支持は空気ばねのばね力によって行うことができ
るので、従来必要であった常時の通電が不要となる。こ
れによって大幅な省電力化が可能となり、かつ停電時の
バッテリー等の付帯設備による対応も不要となる。又、
空気ばねと電磁石系とが空間的に分離されているため、
コンパクトな構成の空気ばねを備えた電磁アクチュエー
タとなる。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の一実施例の電磁アクチュエー
タの説明図である。電磁アクチュエータ２の中央部分に
は空気ばね３を備える。空気ばね３は、空気口２１より
供給される空気のバネ力により支持部材２２を介して、
除振テーブル１を支承する。空気ばね３の外側には、設
置床１５に固定された水平方向電磁石４、水平方向変位
センサ９、鉛直方向電磁石５、鉛直方向変位センサ８が
固定されている。

【０００８】そしてその更に外側には、除振テーブル１
に固定された磁性材料のターゲット１６，１７，１８，
１９が支持部材２２により固定されている。ここでター
ゲット４は、水平方向電磁石４の磁極に対向しており、
水平方向電磁石４の磁気吸引力により水平方向に非接触
で支承される。ターゲット１９は、鉛直方向電磁石５の
磁極に対向しており、鉛直方向電磁石５の磁気吸引力に
より鉛直方向に浮上支承される。ターゲット１６，１７
は、それぞれ鉛直方向変位センサ８、水平方向変位セン
サ９に対向しており、それぞれのセンサターゲットであ
る。

【０００９】図２は、本発明の一実施例の電磁アクチュ
エータの制御系の説明図である。空気ばね３の空気圧は
空気圧コントローラ１０によって制御される。除振制御
は除振制御コントローラ１１によって行われ、水平方向
加速度センサ６及び水平方向変位センサ９の出力は水平
方向コントローラ１２に入力され、水平方向コントロー
ラ１２で制御信号が生成され、水平方向電磁石４の励磁
電流を制御することにより水平方向の除振制御を行う。
同様に鉛直方向変位センサ８及び鉛直方向加速度センサ
７の出力は鉛直方向コントローラ１３に入力され、制御
信号が生成され鉛直方向電磁石５の励磁電流を制御する
ことにより、鉛直方向の除振制御を行う。

【００１０】本実施例の電磁アクチュエータ２の動作は
以下のようになる。振動を嫌う装置（図示しない）が除
振テーブル１に搭載固定され、そして空気圧コントロー
ラ１０により空気ばね３の空気圧が調整され除振テーブ
ル１は浮上状態となる。浮上位置は、空気はね３のばね
力と除振テーブル１の重力とのバランスによって定ま
り、空気圧コントローラ１０によって制御される。

【００１１】そして除振テーブル１が水平方向または鉛
直方向に変位を生じた場合には、変位センサの出力に基
づく相対制御系により水平方向電磁石４又は鉛直方向電
磁石５の磁気力により除振制御される。また除振テーブ
ル１は鉛直方向加速度センサ７及び水平方向加速度セン
サ６を備えるので、絶対制御系により鉛直方向及び水平
方向の振動に減衰力を与える除振制御が同様に電磁石
４，５の磁気力によってなされる。

【００１２】そして、空気ばね３が電磁アクチュエータ
２の中央部分に位置し、その外周に設置床に固定された
電磁石４，５等が位置しているため、空気ばね３と電磁
石４，５系とが互いに制約を受けずに分離されており、
それぞれの設計が容易となる。そして電磁アクチュエー
タ２の外周は除振テーブルに固定された磁性材料のター
ゲット１６，１７，１８，１９によって囲まれているた
め、電磁石４，５の磁束が外部に漏洩するという問題が
生じない。

【００１３】図３は本発明の一実施例の電磁アクチュエ
ータの鉛直方向変位センサの説明図である。鉛直方向の
変位を検出する鉛直方向変位センサ８ａ、８ｂ，８ｃ，
８ｄは、電磁アクチュエータの４隅に４つ配置され、除
振テーブルの支持部材に固定されたターゲット１６ａ，
１６ｂ，１６ｃ，１６ｄに対向する。そして、その変位
センサ出力の平均値を変位量とするように接続されてい
る。鉛直方向変位センサ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは、例
えば誘導型の変位センサであり、磁性材料であるターゲ
ットとの間隔に応じてインダクタンスが変化することを
利用して変位を計測するものである。このように、電磁
アクチュエータ２の４隅に変位センサ８ａ，８ｂ，８
ｃ，８ｄが配置され、その平均値が変位量となるので、
電磁アクチュエータ２の中央部の変位を等価的に検出す
ることが可能となる。

【００１４】図４は本発明の一実施例の鉛直方向変位セ
ンサの回路図である。４個の変位センサには高周波の信
号が発振器２１より与えられ、変位センサ８ａ，８ｂ，
８ｃ，８ｄのインダクタンスの変化に応じた電圧が出力
される。それぞれの出力電圧はブリッジ回路２４によっ
て取り出され、４個の出力は加算器２２で加算され、乗
算器２３で０．２５乗算されることによりその平均出力
であるＺ方向変位量が取りだされる。

【００１５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の電磁ア
クチュエータは、その中央部分に空気ばねを備えてい
る。したがって振動を嫌う装置を搭載した除振テーブル
を空気ばねの力によって浮上保持することができる。そ
れ故、常時通電して除振テーブルを浮上保持する必要が
なく、消費電力を大幅に削減した、又停電時のためのバ
ッテリー等の付帯設備を不要とした電磁アクチュエータ
が実現される。

【００１６】更に、この電磁アクチュエータは、中央部
に空気ばねを設け、その外周を電磁石が取囲み、更に外
周を除振テーブルに固定されたターゲットが取囲むよう
に構成されている。従って、構成が極めてコンパクトな
空気ばねを有する電磁アクチュエータであり、空気ばね
系と電磁石系が空間的に分離されているので、互いに制
約を受けずに、それぞれの設計が可能となる。又、磁性
材料のターゲットが外周を取囲むように配置されている
ので、外部への磁束の漏れが少ない電磁アクチュエータ
が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電磁アクチュエータの説明
図。

【図２】本発明の一実施例の電磁アクチュエータの制御
系の説明図。

【図３】本発明の一実施例の電磁アクチュエータにおけ
る鉛直方向変位センサの説明図。

【図４】本発明の一実施例の電磁アクチュエータにおけ
る鉛直方向変位センサの回路図。

【図５】除振装置の斜視図。

【図６】従来の電磁アクチュエータの説明図。

【符号の説明】

１ 除振テーブル ２ 電磁アクチュエータ ３ 空気ばね ４ 水平方向電磁石 ５ 鉛直方向電磁石 ６ 水平方向加速度センサ ７ 鉛直方向加速度センサ ８ 鉛直方向変位センサ ９ 水平方向変位センサ １０ 空気圧コントローラ １１ 除振制御コントローラ １２ 水平方向コントローラ １３ 鉛直方向コントローラ １５ 設置床 １６，１７，１８，１９ ターゲット ２１ 空気口 ２２ テーブル支持部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央部に設けられた空気ばねと、該空気
   ばねを囲むように配置された電磁石とからなり、該電磁
   石の外周に設けられた、除振テーブルに固定された磁性
   材料のターゲットを前記電磁石の磁気力により非接触で
   支持することを特徴とする電磁アクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記電磁石は、水平方向を除振制御する
   ための電磁石と、鉛直方向を除振制御するための電磁石
   とからなることを特徴とする請求項１記載の電磁アクチ
   ュエータ。
3. 【請求項３】 前記電磁アクチュエータは、その４隅に
   鉛直方向の変位を検出する変位センサを配置し、該変位
   センサ出力の平均値を変位量として、前記電磁石を制御
   することを特徴とする請求項２記載の電磁アクチュエー
   タ。
4. 【請求項４】 前記除振テーブルには加速度センサを固
   定し、該加速度センサの出力により絶対量で前記電磁石
   を除振制御することを特徴とする請求項１記載の電磁ア
   クチュエータ。