JPH0874928A - 制振装置及び除振台 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制振対象物を確実に制振する。 【構成】 除振台にコイル取付本体１８を取り付け、床
１４にヨーク取付本体２０を取り付ける。コイル取付本
体１８のコイル２４を、磁力線が通るヨーク２６の空隙
に非接触状態で配置する。除振台には、振動の変位を検
出する加速度センサを取り付け、加速度センサを制御装
置に接続する。制御装置は、加速度センサからの加速度
検出信号を受けて除振台に作用する振動が零になるよう
にコイル２４に流れる電流を制御する。コイル２４とヨ
ーク２６とは接触していないので、コイル２４の移動方
向以外の方向に変位する振動が床１４に生じても、その
振動は除振台へ伝達しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は微小な振動を能動的に制
御する制振装置及び除振台に係り、特に、精密光学機
器、電子顕微鏡、測定器、精密天秤、精密工作機械、除
振床等の制振に好適な制振装置及びこれらの機器を載置
するに好適な除振台に関する。

【０００２】

【従来の技術】振動体に被振動体を支持した系におい
て、被振動体への振動の伝搬を防止するために最近アク
ティブな制振手法が考えられつつある。アクティブな制
振手法は、被振動体に外部から力を加える機構を取り付
け、力を積極的に与えて被振動体を制振させようとする
ものである。

【０００３】このようなアクティブな制振手法に用いら
れる機構として、磁界中に置かれる電流の流れた電線に
発生する力を利用した力の発生機構、いわゆる電磁アク
チュエータ式の制振装置がある。

【０００４】図１２に示すように、この電磁アクチュエ
ータ式の制振装置１００は、円筒状の永久磁石１０１を
備えた壺型のヨーク１０２を備えており、磁力線の通る
空隙にボビン１０４に巻かれたコイル１０５が配置され
ている。ボビン１０４は一対の金属板１０６によってヨ
ーク１０２に支持されており、また、ボビン１０４の先
端には制振対象物に取り付けるための振動部１１０が一
体的に設けられている。

【０００５】図１３に示すように、この制振装置１００
は、例えば、振動を嫌う顕微鏡、精密機器等を載置する
除振台１１２等に用いられている。

【０００６】除振台１１２は、防振装置１１４等で床１
１６から支持されている。除振台１１２の下側の床１１
６には、制振装置１００が軸方向を水平に向けて配設さ
れており、振動部１１０が除振台１１２の下部に固定さ
れている。

【０００７】ここで、除振台１１２が動こうとした場合
には、振動部１１０が除振台１１２の動きを止める方向
に力を出して、除振台１１２を制振することができるよ
うになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の制振装
置１００の振動部１１０は、一対の金属板１０６で支持
されて所定方向（上記の例では水平方向）のみに動くよ
うになっているため、床１０６が上下方向に振動する
と、この上下方向の振動が金属板１０６を介して除振台
１０２に伝達するという問題がある。

【０００９】本発明は上記事実を考慮し、制振対象物の
所定方向の変位を抑えると共に、所定方向以外の方向の
振動を制振対象物へ伝達させることのない制振装置及
び、確実に制振することのできる除振台を提供すること
が目的である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の制振装
置は、振動発生部及び振動受部に何れか一方に連結さ
れ、振動変位方向に対して交差する方向に磁力線を通す
空隙を備えた磁力線生成手段と、振動発生部及び振動受
部に何れか他方に連結され、前記空隙内を通る磁力線に
対して直交しかつ前記振動発生部の所定の振動変位方向
に対して直交する方向に延びると共に、前記磁力線生成
手段とは所定寸法離間されて前記空隙内に配設される導
電体と、前記導電体が前記磁力線生成手段に対して前記
所定の振動変位方向とは反対方向に、振動変位量と同じ
寸法だけ動くように前記導電体に電流を流す制御手段
と、を備えたことを特徴としている。

【００１１】請求項２に記載の除振台は、弾性手段を介
して振動発生部に支持される除振台であって、前記振動
発生部及び前記除振台の何れか一方に連結され、前記振
動発生部の振動変位方向に対して交差する方向に磁力線
を通す空隙を備えた磁力線生成手段と、前記振動発生部
及び前記除振台の何れか他方に連結され、前記空隙内を
通る磁力線に対して直交しかつ前記振動発生部の所定の
振動変位方向に対して直交する方向に延びると共に、前
記磁力線生成手段とは所定寸法離間されて前記空隙内に
配設される導電体と、前記導電体が前記磁力線生成手段
に対して前記振動発生部の振動変位方向とは反対方向
に、振動変位量と同じ寸法だけ動くように前記導電体に
電流を流す制御手段と、を備えたことを特徴としてい
る。

【００１２】

【作用】請求項１に記載の制振装置によれば、磁力線生
成手段が振動発生部及び振動受部に何れか一方に連結さ
れ、導電体が振動発生部及び振動受部に何れか他方に連
結される。空隙内に配設された導電体は、空隙内を通る
磁力線に対して直交しかつ振動発生部の所定の振動変位
方向に対して直交する方向に延びているため、導電体に
流す電流の向きによって、導電体に所定の振動変位方向
とは反対方向の力を発生させることができ、電流の大き
さによって導電体に発生する力の大きさを変えることが
できる。制御手段は、導電体が前記磁力線生成手段に対
して所定の振動変位方向とは反対方向に振動の変位量と
同じ寸法だけ動くように導電体に電流を流すので、振動
受部は制振される。また、導電体と磁力線生成手段とが
離間しているので、振動発生部が所定方向以外に振動し
たとしても、その振動が制振装置を介して振動受部へ伝
達することはない。

【００１３】請求項２に記載の除振台によれば、磁力線
生成手段が振動発生部及び除振台の何れか一方に連結さ
れ、導電体が振動発生部及び除振台の何れか他方に連結
される。空隙内に配設された導電体は、空隙内を通る磁
力線に対して直交しかつ振動発生部の所定の振動変位方
向に対して直交する方向に延びているため、導電体に流
す電流の向きによって、導電体に振動発生部の所定の振
動変位方向とは反対方向の力を発生させるとができ、電
流の大きさによって導電体に発生する力の大きさを変え
ることができる。制御手段は、導電体が前記磁力線生成
手段に対して振動発生部の所定の振動変位方向とは反対
方向に振動の変位量と同じ寸法だけ動くように導電体に
電流を流すので、除振台は制振される。また、導電体と
磁力線生成手段とが離間しているので、振動発生部が所
定方向以外に振動したとしても、その振動が除振台へ伝
達することはない。

【００１４】

【実施例】

［第１実施例］本発明の第１実施例に係る制振装置１０
を図面を参照しながら説明する。

【００１５】図２には、第１実施例に係る制振装置１０
が適用された振動受部としての除振台１２が示されてい
る。

【００１６】図２に示すように、除振台１２は、四隅が
振動発生部としての床１４に固定された防振装置１６で
支持されており、下側には制振装置１０が配設されてい
る。

【００１７】図１に示すように、この制振装置１０は、
コイル取付本体１８と２つのヨーク取付本体２０とから
構成されている。

【００１８】コイル取付本体１８は角柱状の取付ブロッ
ク２２を備えており、取付ブロック２２の上部が除振台
１２の底面中央に図示しないボルトや接着剤等で取り付
けられている。

【００１９】取付ブロック２２の矢印Ｘ方向側の側面及
び矢印Ｙ方向側の側面からは、各々コイル２４が突出し
ている。このコイル２４は矩形枠状に巻かれて樹脂等で
固められており、軸方向が水平方向に向けられている。

【００２０】一方、床１４には、コイル取付本体１８の
矢印Ｘ方向側及び矢印Ｙ方向側に、それぞれヨーク取付
本体２０が配設されている。

【００２１】ヨーク取付本体２０は、磁力線生成手段の
一部を構成するヨーク２６を備えている。本実施例のヨ
ーク２６は、第１部材２８、第２部材３０及び磁力線生
成手段の他の一部を構成する永久磁石３２の３部品から
構成されている。

【００２２】第１部材２８は、互いに平行に配置される
一対の平行部２８Ａと、これら平行部２８Ａの長手方向
一方を連結する基部２８Ｂとを有し、略コ字状を呈して
いる。

【００２３】第２部材３０は、角柱状を呈しており、一
対の平行部２８Ａの間に空隙を形成するように配設され
ている。また、第２部材３０と第１部材２８の基部２８
Ｂとの間には永久磁石３２が固着されている。なお、永
久磁石３２は、第２部材３０側がＮ極、第１部材２８が
Ｓ極となっている。

【００２４】このヨーク２６は、基部２８Ｂがブラケッ
ト３４に取り付けられており、ブラケット３４は図示し
ないボルトで床１４に固定されている。

【００２５】ヨーク２６の空隙には、図示するようにコ
イル２４が第１部材２８及び第２部材３０の何れにも接
触しないように挿入されている。また、空隙の寸法は、
所定範囲内であればコイル２４が何れの方向に動いても
ヨーク２６に接触しないように設定されている。なお、
ここでいう所定範囲とは、床１４が振動した際の振幅と
同一である。

【００２６】また、ヨーク２６の基部２８Ｂとコイル２
４との間には、充分な余裕寸法が設けられており、か
つ、コイル２４は第２部材３０に対して充分に横長であ
るので、例え、床１４と除振台１２とが振動の振幅より
も大きく相対移動してもコイル２４が破損するようなこ
とはない。

【００２７】図２に示すように、除振台１２には、矢印
Ｘ方向及び矢印Ｘ方向とは反対方向に変位する振動を検
出する制御手段の一部を構成する加速度センサ３６と、
矢印Ｙ方向及び矢印Ｙ方向とは反対方向に変位する振動
を検出する制御手段の他の一部を構成する加速度センサ
３８が取り付けられている。

【００２８】加速度センサ３６及び加速度センサ３８
は、制御手段の他の一部を構成する制御装置４０に接続
されており、制御装置４０には両方のコイル２４が接続
されている。

【００２９】制御装置４０は、加速度センサ３６からの
加速度検出信号を受けて除振台１２に作用する矢印Ｘ方
向及び矢印Ｘ方向とは反対方向に変位する振動が零にな
るようにコイル取付本体１８の矢印Ｙ方向側のコイル２
４に流れる電流を制御し、また、加速度センサ３８から
の加速度検出信号を受けて除振台１２に作用する矢印Ｙ
方向及び矢印Ｙ方向とは反対方向に変位する振動が零に
なるようにコイル取付本体１８の矢印Ｘ方向側のコイル
２４に流れる電流を制御することができる。

【００３０】次に、本実施例の作用を説明する。例え
ば、床１４が振動によって矢印Ｙ方向に微小変位する
と、除振台１２も矢印Ｙ方向に変位しようとするが、除
振台１２が矢印Ｙ方向に変位しはじめると、加速度セン
サ３８によってその加速度が検出される。加速度センサ
３８からの加速度検出信号を受けた制御装置４０は、加
速度が零となるようにコイル取付本体１８の矢印Ｘ方向
側のコイル２４に電流を流す。電流を流されたコイル２
４は、ヨーク取付本体２０に対して矢印Ｙ方向とは反対
方向の力を受け、この力が除振台１２へ伝達されて除振
台１２が矢印Ｙ方向とは反対方向へ移動し、この結果除
振台１２の矢印Ｙ方向への変位が抑えられる。

【００３１】なお、床１４が矢印Ｙ方向とは反対方向、
矢印Ｘ方向及び矢印Ｘ方向とは反対方向に微小変位して
も同様にして除振台１２の変位を抑えることができるの
で、床１４が水平方向の何れの方向に微小振動しても除
振台１２は水平方向に動くことはない。

【００３２】なお、この制振装置１０は、コイル２４と
ヨーク２６とが互いに接触していないので、例えば、床
１４が上下方向に振動した場合に、床１４の上下振動が
制振装置１０を介して除振台１２へ伝達することは無
い。本実施例の場合、床１４の上下振動は、防振装置１
６が吸収して除振台１２への伝達を阻止する。 ［第２実施例］本発明の第２実施例を図３にしたがって
説明する。なお、第１実施例と同一構成に関しては同一
符号を付し、その説明は省略する。

【００３３】本実施例の除振台１２は、水平方向のみな
らず上下方向にも制振できるように構成されている。

【００３４】図３に示すように、除振台１２と床１４と
の間には、上下方向の制振を行うための制振装置４２が
配設されている。

【００３５】図３に示すように、この制振装置４２は、
リング状の永久磁石４４を組み込んだ壺型のヨーク４６
を備えている。ヨーク４６は軸心が床１４に対して垂直
とされ、空隙には、円筒状のボビン４８に巻かれたコイ
ル５０が非接触で挿入されている。このコイル５０に電
流を流すことによって、コイル５０に上下方向の力を生
じさせることができる。

【００３６】ボビン４８の上端には除振台１２の底面に
取り付けられるフランジ４８Ａが一体的に設けられてお
り、このフランジ４８Ａの下面外周側とヨーク４６の上
面とがリング状の弾性体５２で連結されている。この弾
性体５２はコイル５０をヨーク４６に対して所定位置に
保つために用いられるものであり、極めて柔軟なゴムや
スポンジ等（防振装置１６よりも柔らかければ良く、各
種ゴム材料、軟質のウレタン等が使用できる。）で形成
されている。したがって、弾性体５２を介して除振台１
２へ伝達される床１４側の振動は、実質的に無視できる
レベルである。

【００３７】このコイル５０は、制御装置４０（図３で
は図示せず）に連結されており、制御装置４０には、除
振台１２に取り付けられた上下方向の加速度を検出する
ための加速度センサ（図示せず）が接続されている。

【００３８】本実施例の除振台１２は、水平方向の動き
は前述した実施例で述べたように制振装置１０（図３で
は図示せず）で抑えることができる。

【００３９】また、除振台１２が上下方向に微小変位し
ようとした場合、制御装置４０は、加速度センサからの
加速度検出信号を受けて除振台１２が変位しないように
コイル５０に流れる電流を制御する。これにより、床１
４からの上下方向の振動を防振装置１６で阻止しきれな
かった場合でも除振台１２を制振することができる。 ［第３実施例］本発明の第３実施例を図４にしたがって
説明する。なお、第１実施例と同一構成に関しては同一
符号を付し、その説明は省略する。

【００４０】本実施例の除振台１２は、回転方向（矢印
Ｒ方向）の振動も制振できるように構成されている。

【００４１】図４に示すように、本実施例の除振台１２
には、対角方向に２個の制振装置１０が設けられてい
る。また、加速度センサ３６と加速度センサ３８とがそ
れぞれ一組となり、対角方向に一対設けられている。

【００４２】本実施例では、対角方向に一対設けた加速
度センサ３６及び加速度センサ３８によって除振台１２
の回転方向の振動を検出し、対角方向に設けた２個の制
振装置１０を各々制御することによって、除振台１２の
回転方向の振動を制振することができる。

【００４３】なお、ヨーク２６の形状は、前記第１実施
例に示した形状に限るものではなく、種々の変更が可能
であり、ヨーク２６の変形例を図５乃至図８に示す。

【００４４】図５に示すヨーク２６は、枠状を呈した磁
性体６０の中央に、一対の永久磁石３２を介して第２部
材３０を支持したものである。

【００４５】図６に示すヨーク２６は、磁性体６０及び
第２部材３０を連結して一体化し、永久磁石３２をコイ
ル２４に対向して磁性体６０に固着させたものである。

【００４６】また、図７に示すヨーク２６は、Ｈ字状を
呈した磁性体６２の端部間に一対の永久磁石３２を介し
て角状の磁性体６４を支持したものである。

【００４７】なお、前述したヨーク２６とコイル２４と
は、非接触であったが、図８に示すように、コイル２４
とヨーク２６との間に極めて柔軟な弾性体（例えば、ゴ
ム、スポンジ等であり、アスカーＣ硬度で４５度程度の
ものが使用できる）５６を配してコイル２４を保持する
ようにしても良い。これによって、コイル２４を所定位
置に保持しつつ制振装置１０を除振台１２等へ容易に取
り付けることができる。なお、弾性体５６は極めて柔軟
なため、弾性体５６を有した制振装置１０を除振台１２
に用いても、床１４から除振台１２への振動伝達は殆ど
無視できるレベルに抑えられる。 ［第４実施例］本発明の第４実施例を図９乃至図１１に
したがって説明する。なお、第１実施例と同一構成に関
しては同一符号を付し、その説明は省略する。

【００４８】図９に示すように、床１４の上には、電子
顕微鏡７２を載置する除振台としての顕微鏡台７４が配
置されている。顕微鏡台７４は、鋼材等の高剛性な部材
で作られた支持ベース７６を備えてており、支持ベース
７６の上面四隅にはそれぞれ空気バネ７８が取り付けら
れている。これらの空気バネ７８の上部には剛性の高い
材料で形成された矩形の板材８０が載置されて固定され
ている。なお、この空気バネ７８は、上下方向のばね定
数が低く設定されており、床１４の上下方向の振動を遮
断することができる。

【００４９】支持ベース７６の上面には、空気バネ７８
の間に制振装置８２が設けられている。

【００５０】本実施例の制振装置８２は、第１実施例の
制振装置１０とほぼ同じ構成であるが、図１０及び図１
１に示すように、本実施例では、コイル８４の向きが第
１実施例のコイル２４とは、９０°異なり、コイル８４
の長手方向が縦方向とされている。

【００５１】これに伴い、ヨーク８６の向きも第１実施
例のヨーク２６の向きとは９０°異なっている。

【００５２】図９において、矢印Ｚ方向側の制振装置８
２及び矢印Ｚ方向側とは反対側の制振装置８２（図示せ
ず）は、板材８０を矢印Ｚ方向及び矢印Ｚ方向とは反対
方向に移動させる向きに配置されており、矢印Ｙ方向側
の制振装置８２及び矢印Ｙ方向側とは反対側の制振装置
８２（図示せず）は、板材８０を矢印Ｙ方向及び矢印Ｙ
方向とは反対方向に移動させる向きに配置されている。
なお、板材８０の上に電子顕微鏡７２が固定されてい
る。

【００５３】本実施例の制振装置８２では、コイル８４
が上下方向に余裕をもって動くことができるので、電子
顕微鏡７２の操作等でばね定数の低い空気バネ７８で支
持される板材８０が上下方向に動かされた際の、コイル
８４とヨーク８６との接触を防止することができる。

【００５４】なお、水平方向の振動は第１実施例と同様
にして制振装置８２が制振する。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
制振装置は上記構成としたので、制振対象物である振動
受け部の所定方向の変位を抑えることができ、導電体と
磁力発生手段とが所定寸法離間しているので振動発生部
で生ずる所定方向以外の方向の振動を振動受部へ伝達さ
せることがないという優れた効果を有する。

【００５６】また、請求項２に記載の除振台は上記構成
としたので、除振台の所定方向の変位を抑えることがで
き、導電体と磁力発生手段とが所定寸法離間しているの
で振動発生部で生ずる所定方向以外の方向の振動を除振
台へ伝達させることがないという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る制振装置の斜視図で
ある。

【図２】制振装置を取り付けた除振台の側面図である。

【図３】本発明の第２実施例に係る制振装置の縦断面図
である。

【図４】本発明の第３実施例に係り、回転方向の変位を
抑えることのできる除振台の平面図である。

【図５】ヨークの他の実施例である。

【図６】ヨークの更に他の実施例である。

【図７】ヨークの更に他の実施例である。

【図８】ヨークの更に他の実施例である。

【図９】本発明の第４実施例に係る除振装置の適用され
た電子顕微鏡支持台の斜視図である。

【図１０】本発明の第４実施例に係る除振装置の斜視図
である。

【図１１】本発明の第４実施例に係る除振装置の側面図
である。

【図１２】従来の電磁アクチュエ−タの断面図である。

【図１３】従来の電磁アクチュエ−タを取り付けた除振
台の側面図である。

【符号の説明】

１０ 制振装置 １２ 除振台（振動受部） １４ 床（振動発生部） ２４ コイル（導電体） ２６ ヨーク（磁力線生成手段） ３２ 永久磁石（磁力線生成手段） ３６ 加速度センサ（制御手段） ３８ 加速度センサ（制御手段） ４０ 制御装置（制御手段） ４４ 永久磁石（（磁力線生成手段） ４６ ヨーク（磁力線生成手段） ５０ コイル（導電体） ８４ コイル（導電体） ８６ ヨーク（磁力線生成手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動発生部及び振動受部に何れか一方に
   連結され、振動変位方向に対して交差する方向に磁力線
   を通す空隙を備えた磁力線生成手段と、 振動発生部及び振動受部に何れか他方に連結され、前記
   空隙内を通る磁力線に対して直交しかつ前記振動発生部
   の所定の振動変位方向に対して直交する方向に延びると
   共に、前記磁力線生成手段とは所定寸法離間されて前記
   空隙内に配設される導電体と、 前記導電体が前記磁力線生成手段に対して前記所定の振
   動変位方向とは反対方向に、振動変位量と同じ寸法だけ
   動くように前記導電体に電流を流す制御手段と、 を備えたことを特徴とする制振装置。
2. 【請求項２】 弾性手段を介して振動発生部に支持され
   る除振台であって、 前記振動発生部及び前記除振台の何れか一方に連結さ
   れ、前記振動発生部の振動変位方向に対して交差する方
   向に磁力線を通す空隙を備えた磁力線生成手段と、 前記振動発生部及び前記除振台の何れか他方に連結さ
   れ、前記空隙内を通る磁力線に対して直交しかつ前記振
   動発生部の所定の振動変位方向に対して直交する方向に
   延びると共に、前記磁力線生成手段とは所定寸法離間さ
   れて前記空隙内に配設される導電体と、 前記導電体が前記磁力線生成手段に対して前記振動発生
   部の振動変位方向とは反対方向に、振動変位量と同じ寸
   法だけ動くように前記導電体に電流を流す制御手段と、 を備えたことを特徴とする除振台。