JPH07111215B2 - 除振装置 - Google Patents

除振装置

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JPH07111215B2
JPH07111215B2 JP4250596A JP25059692A JPH07111215B2 JP H07111215 B2 JPH07111215 B2 JP H07111215B2 JP 4250596 A JP4250596 A JP 4250596A JP 25059692 A JP25059692 A JP 25059692A JP H07111215 B2 JPH07111215 B2 JP H07111215B2
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    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/03Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using magnetic or electromagnetic means

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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】図2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
動の影響を受けない。
【0004】図3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3が固定されている。設置床6
に固定した浮上用電磁石4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3を非接触で浮上
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との間隙は変位センサ5によって測定され
る。コントローラ7は補償回路9、パワーアンプ10を
備え、変位センサ5からの出力を基に、磁性体継鉄3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4の励磁電流を制御する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、係る磁
気浮上による除振装置においては、除振テーブルの浮上
のために、電磁石を常時励磁しなければならない。その
ため、浮上用電磁石の励磁コイルには、大きな電流が常
時流れ続けることになり、コイルの発熱、電力損失等が
大きくなるという問題点があった。
【0006】本発明は係る従来の技術的課題に鑑み、平
衡状態において浮上用電磁石に励磁電流を必要としな
い、零パワー制御の磁気浮上による除振装置を提供する
ものである。
【0007】
【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テーブルと、該除振
テーブルに固定した磁性体継鉄と、該磁性体継鉄を磁気
力により非接触で浮上支持する設置床に固定した制御磁
石と、該制御磁石と該磁性体継鉄の間隔を測定する変位
センサと、該変位センサからの出力を基に前記制御磁石
の励磁電流を制御する補償回路、パワーアンプとからな
る除振装置において、前記制御磁石は、バイアス磁束用
の永久磁石と制御磁束用の電磁石を同一磁気回路に備
え、前記電磁石の励磁電流の積分値をパワーアンプ入口
にフィードバックする回路を備えたことを特徴とするも
のである。
【0008】
【作用】本発明の除振装置では、除振テーブルを磁気吸
引力により引き上げる制御磁石は、バイアス磁束用の永
久磁石と制御磁束用の電磁石が同一の磁気回路内に備え
られている。又、電磁石の励磁電流を出力するパワーア
ンプでは、その出力の積分値をパワーアンプ入口にフィ
ードバックする積分回路を備えている。従って、電磁石
が除振テーブルを磁気吸引力により所定の目標位置に引
き上げた後の平衡状態では、電磁石の励磁電流の積分値
をパワーアンプ入口にフィードバックする回路により、
励磁電流が零となり、除振テーブルは永久磁石のバイア
ス磁束のみによって浮上保持される。従って、平衡状態
において除振テーブルを浮上保持するための励磁電流を
要しない、零パワー制御が達成される。
【0009】
【実施例】図1は本発明の一実施例の磁気浮上による除
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、半導体製造設備等の機械装置
(図示しない)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支持される。除振テーブル1
には磁性体継鉄3が固定され、制御磁石26の磁気吸引
力により浮上保持される構成は図3に示す従来の技術の
ものと同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付
してその説明を省略する。
【0010】本実施例においては図示するように、除振
テーブル1を磁気吸引力により浮上保持する制御磁石2
6は、バイアス磁束用の永久磁石11と、制御磁束用の
電磁石8とが同一の磁気回路内にあるように構成されて
いる。バイアス磁束用の永久磁石は、振動を嫌う機械装
置を搭載した除振テーブルをその磁気吸引力により、零
パワーで浮上保持する磁束を発生するためのものであ
る。制御磁束用の電磁石は、設置床に沈下している除振
テーブルを永久磁石が浮上保持できる目標位置まで引き
上げ、且つ、平衡状態においては、加速度センサからの
出力に基づいて、除振テーブルを制振する磁束を発生す
るためのものである。
【0011】電磁石8の励磁コイル12に流れる電磁石
の励磁電流はシャント抵抗16によって分流され、積分
器15によって積分され、その積分値はパワーアンプ1
0の入口の加算器14にフィードバックされる。この積
分によるフィードバック動作により、平衡状態におい
て、パワーアンプ10の出力、即ち、励磁コイル12の
励磁電流は零となる。
【0012】そして、変位センサ5からの出力に基づい
て、除振テーブルを制振する相対制御系は、次のように
構成される。即ち設置床6に固定された変位センサ5か
らの出力は、センサアンプ13で増幅され、除振テーブ
ル1の浮上位置を制御する補償回路9で制御信号が生成
され、パワーアンプ10で電力増幅され、励磁コイル1
2に出力電流が印加され電磁石8の磁気吸引力を制御す
る。このループには、補償回路9の後段に可変ゲイン回
路17を備えている。
【0013】これに対して絶対制御系は、次のように構
成される。除振テーブル1には鉛直方向の加速度を検出
する加速度センサ27が固定されており、除振テーブル
1に対する絶対的な鉛直方向の加速度を検出する。加速
度センサ27の出力はセンサアンプ21で増幅され、比
例回路23及び積分回路22を経て加算器24に印加さ
れる。即ち加算器24には加速度に対応した信号と、積
分回路により速度に変換された信号とが併せて印加され
る。そして補償回路19により、ゲイン及び位相等が調
整され、除振テーブル1に加えられた振動を抑制するよ
うな信号が生成され、パワーアンプ10により電力増幅
されて電磁石8の励磁コイル12に印加される。この絶
対制御系のループには、ゲインを可変できる可変ゲイン
回路18が含まれている。
【0014】可変ゲイン回路17と可変ゲイン回路18
とは、それぞれゲイン連動手段28により、それぞれの
可変ゲイン回路のゲインが連動してゲイン可変動作が行
えるようになっている。即ち片方のゲインが最大値の時
は他方のゲインは最低値になり、片方のゲインが徐々に
低下すると他方のゲインは徐々に増大し、片方のゲイン
が最低値になると他方のゲインは最大値になるようにゲ
インが連動してゲイン可変動作が行われる。
【0015】以下にこの除振装置の動作について説明す
る。起動時には相対制御系の可変ゲイン回路18は最大
値に、絶対制御系の可変ゲイン回路17は最低値に設定
される。従って、起動時には相対制御系のみが働き、設
置床6に沈下している磁性体継鉄3が電磁石8の磁束と
永久磁石のバイアス磁束により所定の浮上目標位置まで
引き上げられる。この際、電磁石8の磁性体継鉄3に及
ぼす磁気吸引力は、変位センサ5により検出された制御
磁石26と磁性体継鉄3との間隔に基づいて補償回路9
及びパワーアンプ10により磁気吸引力が制御される。
【0016】振動を嫌う機械装置が搭載された除振テー
ブルの重力と、永久磁石11のバイアス用磁束の磁気吸
引力とがバランスした位置で、除振テーブル1の浮上位
置は平衡状態に達する。そしてこの時、電磁石8の励磁
コイルに印加されるパワーアンプの出力電流は、シャン
ト抵抗16によって分流され検出され、積分器15によ
って積分されてパワーアンプ10の前段にフィードバッ
クされ加算器14に入力される。係る積分動作のフィー
ドバックループにより、パワーアンプ10は、平衡状態
において出力が零となる零パワー制御される。従って、
相対制御系によって、沈下していた除振テーブル1が引
き上げられ、永久磁石11のバイアス磁束により平衡す
る浮上位置に達すると、電磁石8の励磁電流は零とな
り、除振テーブル1は零パワーにて浮上目標位置に保持
される。
【0017】そして、安定浮上して平衡状態に達した
後、相対制御系の可変ゲイン回路17のゲインを徐々に
小さくしながら絶対制御系の可変ゲイン回路18のゲイ
ンを大きくすることによって、制御系を相対制御系から
絶対制御系に切り換える。絶対制御系に切り換えられた
後は、除振テーブル1が加速度センサ27によって検出
される絶対的な加速度を基に、センサアンプ21で増幅
され、比例回路23を経た加速度信号及び積分回路22
によって積分された速度信号を基に、検出された加速
度、速度を抑える方向でダンピングが与えられるような
制御信号が補償回路19によって生成される。そして可
変ゲイン回路18は最大値に設定されているので、その
出力は加算器14を経てパワーアンプ10を経て、電磁
石8の制御用磁束によって、除振テーブル1を制振する
ようにダンピング力が与えられる。そして加速度センサ
27によって検出された振動が制振され、平衡状態に達
した後は、パワーアンプ10の出力段が積分器15によ
ってフィードバックされる動作により、電磁石8は零パ
ワー制御される。
【0018】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の除振装
置は、制御磁石に永久磁石と電磁石とを備え、電磁石の
励磁電流のパワーアンプの出力の積分値をその入力段に
フィードバックしたものである。係る構成により、零パ
ワー制御が達成されるので、安定浮上後の平衡状態にお
いては電磁石に励磁電流を要さない。したがって従来の
除振テーブルを常時浮上保持させるための大きな消費電
力が不要となり、大幅な省電力化が達成される。更に、
安定浮上後は制御系が除振テーブルの加速度に基づき絶
対制御されるため、除振性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の除振装置の制御系の説明
図。
【図2】除振装置の斜視図。
【図3】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 磁性体継鉄 5 変位センサ 6 設置床 7 コントローラ 8 電磁石 9,19 補償回路 10 パワーアンプ 11 永久磁石 12 励磁コイル 13,21 センサアンプ 14,24 加算器 15 積分器 16 シャント抵抗 17,18 可変ゲイン回路 22 積分器 23 比例回路 26 制御磁石 27 加速度センサ 28 ゲイン運動手段

Claims (3)

    【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テーブル
    と、該除振テーブルに固定した磁性体継鉄と、該磁性体
    継鉄を磁気力により非接触で浮上支持する設置床に固定
    した制御磁石と、該制御磁石と該磁性体継鉄の間隔を測
    定する変位センサと、該変位センサからの出力を基に前
    記制御磁石の励磁電流を制御する補償回路、パワーアン
    プとからなる除振装置において、前記制御磁石は、バイ
    アス磁束用の永久磁石と制御磁束用の電磁石を同一磁気
    回路に備え、前記電磁石の励磁電流の積分値をパワーア
    ンプ入口にフィードバックする回路を備えたことを特徴
    とする除振装置。
  2. 【請求項2】 前記変位センサからの出力に基づいて前
    記除振テーブルを制振する相対制御系には可変ゲイン回
    路を含み、前記除振テーブルには加速度センサを固定
    し、該加速度センサからの出力に基づいて前記除振テー
    ブルを制振する可変ゲイン回路を含む絶対制御系を更に
    備え、この2つの可変ゲイン回路のゲインが連動してゲ
    イン可変動作が行えることを特徴とする請求項1記載の
    除振装置。
  3. 【請求項3】 起動時には、前記絶対制御系の可変ゲイ
    ン回路のゲインを最低値に、前記相対制御系の可変ゲイ
    ン回路のゲインを最大値に設定し、安定浮上後、前記相
    対制御系の可変ゲイン回路のゲインを小さくしながら、
    前記絶対制御系の可変ゲイン回路のゲインを大きくする
    手段を更に備えたことを特徴とする請求項2記載の除振
    装置。
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