KR101290919B1 - 제진 장치 - Google Patents

Abstract

사용자가 요구하는 성능을 구비한, 소형이며 또 저가인 제진 장치를 제공한다. 정반을 지지하는 상판(11)과, 바닥에 탑재되는 하판(21)과, 상판(11)과 하판(21) 사이에서 이들 양판에 장착되며, 정밀 기기가 탑재되는 정반을 바닥에 대해 코일 스프링(13)에 의해 제진 지지하는 스프링 유닛(3)을 구비한 제진 장치(1)이다. 수직 가속도 센서(15)와 수직 VCM이 모듈화된 수직 유닛(5), 및/또는, 수평 가속도 센서와 수평 VCM이 모듈화된 수평 유닛(7)이, 상판(11)과 하판(21) 사이의 공간에 수용되도록, 상판(11)에 대해 착탈 가능하게 장착되도록 구성된다.

Description

제진 장치{VIBRATION-ISOLATION SYSTEM}

본 발명은, 예를 들어 전자 현미경 등 정밀 기기를 바닥 등의 미세한 진동으로부터 절연시키기 위해, 스프링 요소에 의해 지지하는 제진(除振) 장치에 관한 것이다.

종래 이 종류의 제진 장치로는, 그 상면에 기기가 탑재되는 정반(定盤)을, 예를 들어 공기 스프링이나 코일 스프링과 같이 유연한 스프링 요소에 의해 지지하는 이른바 수동형(passive type) 제진대가 알려져 있다.

또한, 예를 들어 공기 스프링(예를 들어, 일본 특허 제 3372975 호 공보)이나 코일 스프링(예를 들어, 일본 특허공개 제 2007-78122 호 공보)을 개재하고 지지한 제진 대상물의 진동이나 위치를 센서에 의해 검출하고, 이 검출신호를 피드백하여 액추에이터를 구동시킴으로써, 이 제진 대상물에 그 진동을 감쇠시키는 진동적인 제어력을 부가하도록 한 능동형(active type)의 제진 장치도 알려져 있다.

그런데, 전술한 종래의 능동형 제진 장치(이하, 액티브 제진 장치라고도 함)에서는, 이하와 같은 문제가 있다. 즉, 종래의 액티브 제진 장치는, 그 하우징 내에, 스프링 요소와 더불어, 통상, 수직 및 수평의 두 방향을 위한 센서 및 액추에이터를 각각 구비하므로, 수직 및 수평 방향에 있어서 극히 높은 제진 성능을 얻을 수 있는 반면, 상당히 고가의 장치이다.

그런데, 사용자 중에는 수직 또는 수평 중 한 방향에만 높은 제진 성능을 얻고자 하는 사용자가 존재한다. 이와 같은 사용자는, 액티브 제진 장치보다 제진 성능이 떨어지는, 비교적 저가의 수동형의 제진 장치를 구입하거나, 또는 이 사용자에게는 필요 없는 기능(수직 방향에만 높은 제진 성능을 얻고자 하는 사용자에게는 수평 방향의 제진 기능, 또는, 수평 방향에만 높은 제진 성능을 얻고자 하는 사용자에게는 수직 방향의 제진 기능)을 가진 고가의 액티브 제진 장치를 구입하는 것 밖에 선택의 여지가 없다는 문제가 있다.

또한, 액티브 제진 장치에는, 스프링 요소, 각종 센서 및 액추에이터와 더불어, 정반의 높이를 일정하게 유지하는 자동 레벨 조정을 위한 전동 모터나, 이들 기기를 제어하기 위한 제어기가 하우징 내에 내장되어 있는 것이 많다. 이로써, 액티브 제진 장치는, 작은 것이라도 통상 폭 230㎜ 이상, 깊이 230㎜ 이상, 높이 180㎜ 이상의 치수를 가지므로, 좁은 공간에서 능동형 제진 장치를 이용하고자 하는 사용자의 요구에 응할 수 없다는 문제도 있다.

이들 문제를 해결하기 위해, 사용자가 원하는 기능만을 구비한 소형의 액티브 제진 장치를 특별 주문하여 제작하는 것도 생각할 수 있으나, 특별 주문품으로는 제조비용이 커진다는 문제나, 나중에 다른 기능을 부가할 필요성이 생긴 경우, 액티브 제진 장치 자체를 새로 구입해야 된다는 문제나, 소형으로 제조된 하우징을 분해하여 이러한 다른 기능을 부가시킨 후, 커다란 하우징 등으로 교환할 필요가 있어, 작업이 번잡해진다는 문제가 있다.

본 발명은, 이러한 점에 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 사용자가 요구하는 성능을 구비한, 소형이며 또 저가인 제진 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는, 정반을, 상판 및 하판을 개재하고 기초에 대해 코일 스프링에 의해 지지하는 수동형의 제진 장치를 기본 장치로 하여, 이 수동형 제진 장치의 기능을 확장하기 위한 기능 확장 장치인 제어력 부가 장치를, 진동 센서와 액추에이터를 모듈화 한 소형의 구조로 함과 더불어, 다양한 사용자의 요구에 응할 수 있도록, 상판에 대해 착탈 가능하게 한다.

구체적으로, 제 1 발명은, 정반을 지지하는 상판과, 기초에 탑재되는 하판과, 이 상판과 이 하판 사이에서 이들 양판에 장착되며, 이 정반에 탑재되는 기기를 이 기초에 대해 코일 스프링에 의해 제진 지지하는 수동형 제진 장치를 구비한 제진 장치를 대상으로 한다.

그리고, 상기 기기의 수직 방향 진동을 검출하기 위한 제 1 진동 센서와, 상기 기기에 대해 수직 방향의 제어력을 부가하기 위한 제 1 액추에이터가 모듈화된 제 1 제어력 부가 장치, 및/또는, 상기 기기의 수평 방향의 진동을 검출하기 위한 제 2 진동 센서와, 상기 기기에 대해 수평 방향의 제어력을 부가하기 위한 제 2 액추에이터가 모듈화된 제 2 제어력 부가 장치가, 상기 상판과 상기 하판 사이의 공간에 수용되도록, 이 상판에 대해 착탈 가능하게 장착되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

제 1 발명에서는, 먼저, 공기 스프링에 비해 저가인 코일 스프링을 채용한 수동형 제진 장치를 기본 장치로 한다. 이에 따라, 고가의 액티브 제진 장치를 필요로 하지 않는 사용자에 대해서는, 상판, 하판 및 수동형 제진 장치로 이루어지는 저가의 수동형 제진 장치를 제공할 수 있다.

이어서, 사용자가 이 수동형의 제진 장치에 수직 또는 수평 방향의 제어력을 부가하고자 하는 경우에는, 기능 확장 장치인 제 1 또는 제 2 제어력 부가 장치를, 수동형 제진 장치가 장착되는 상판에 장착함으로써, 수직 또는 수평 방향의 피드백 제어를 실행할 수 있다. 이에 따라, 수직 및 수평 방향 중 어느 한 방향의 피드백 제어만을 필요로 하는 사용자나 이들의 제어가 필요하게 된 사용자에 대해서는, 필요로 하는 기능에 알맞은 가격으로 능동형의 제진 장치를 제공할 수 있다.

또한, 사용자가 이 수동형 제진 장치에 수직 및 수평 방향의 제어력을 부가하고자 하는 경우에는, 제 1 및 제 2 제어력 부가 장치의 양쪽을 상판에 장착함으로써, 수직 및 수평 방향의 피드백 제어를 실행하는 것이 가능해진다.

이와 같이, 제 1 및 제 2 제어력 부가 장치는, 각각 진동 센서와 액추에이터가 모듈화 됨으로써, 이들 자체가 상판과 하판 사이의 공간에 수용되는 소형의 구조로 형성되므로, 이들 제 1 및 제 2 제어력 부가 장치를 장착하여도, 제진 장치 전체를 소형으로 할 수 있다.

이상에 따라, 사용자가 요구하는 성능을 구비한 소형이며 또 저가인 제진 장치를 제공하는 것이 가능해진다.

제 2 발명은, 상기 제 1 발명에 있어서, 상기 제 1 제어력 부가 장치는, 상기 제 1 진동 센서를 그 축이 수직 방향을 향한 상태에서 수용하며, 또 이 제 1 진동 센서 하측에 상기 제 1 액추에이터를 수용하기 위한 하우징을 가지며, 상기 제 1 액추에이터는, 상기 하우징을 개재하여 상기 상판에 고정되는 고정자와, 이 고정자에 대해 수직 방향으로 왕복 운동하여, 상기 하판에 접함으로써 상기 기기에 수직 방향의 제어력을 부가하는 가동자(可動子)를 가지며, 상기 고정자와 상기 가동자가 고무 탄성체에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 것이다.

제 2 발명에 의하면, 제 1 액추에이터로서, 고정자와 가동자가 고무 탄성체에 의해 연결되는 일체형의 것을 이용하므로, 기초로부터의 진동이 가동자를 개재하여 고정자측으로 전달되는 것을 이 고무 탄성체에 의해 억제할 수 있음과 더불어, 고정자와 가동자가 별체형인 것(고정자가 상판에, 가동자가 하판에 각각 장착되는 것)과는 달리, 고정자가 수용된 하우징을 상판에 장착하는 것만으로 제 1 제어력 부가 장치를 추가할 수 있으므로, 설치 작업이 쉬워진다.

제 3 발명은, 상기 제 1 또는 제 2 발명에 있어서, 상기 제 2 제어력 부가 장치는, 상기 제 2 진동 센서를 그 축이 수평 방향을 향한 상태에서 수용되며, 또 이 제 2 진동 센서 하측에 상기 제 2 액추에이터를 수용하기 위한 하우징을 가지며, 상기 제 2 액추에이터는, 상기 하우징을 개재하여 상기 상판에 고정되는 고정자와, 이 고정자에 대해, 이 제 2 진동 센서의 축방향과 평행하게 왕복 운동하여, 상기 수동형 제진 장치에 접함으로써 상기 기기에 수평 방향의 제어력을 부가하는 가동자를 가지며, 상기 고정자와 상기 가동자가 고무 탄성체에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 것이다.

제 3 발명에 의하면, 제 2 발명과 마찬가지로, 기초(하판에 장착된 수동형 제진 장치)로부터의 진동이 고정자측으로 전달되는 것을 고무 탄성체에 의해 억제할 수 있음과 더불어, 제 2 제어력 부가 장치를 추가할 시 설치 작업이 쉬워진다.

여기서, 진동 센서와 액추에이터는, 정확한 제진 제어를 실행하기 위해, 통상, 진동 센서의 축과 액추에이터의 진퇴축이 일직선 상에 위치하도록 배치되나, 제 3 발명에서는, 제 2 제어력 부가 장치가 상판과 하판 사이의 공간에 수용되도록(수평 방향으로 너무 넓어지지 않도록), 제 2 진동 센서와 제 2 액추에이터를 상하로 중첩하며, 환언하면, 제 2 진동 센서의 축과 제 2 액추에이터의 진퇴축이 평행이 되도록 배치한다.

이와 같이, 제 2 진동 센서와 제 2 액추에이터를 배치하여도, 제진 장치 자체를 소형화하는 본 발명에서는, 제 2 진동 센서의 축과 제 2 액추에이터의 진퇴축 상하 방향의 간격이 좁으므로, 정밀도가 높은 제진 제어를 실행할 수 있다.

따라서, 제 2 제어력 부가 장치의 소형화와 정확한 수평 방향의 제진 제어를 양립하는 것이 가능해진다.

제 4 발명은, 상기 제 1∼제 3 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제어력 부가 장치를 제어하기 위한 제어 장치를, 상기 상판과 상기 하판 사이의 공간에 수용되도록, 이 하판에 대해 착탈하는 것이 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

제 4 발명에 의하면, 수동형 제진 장치를 기본 장치로 하는 제진 장치에, 제 1 및 제 2 제어력 부가 장치에 추가로, 이들을 제어하기 위한 제어 장치를 부가할 수 있음과 더불어, 이러한 제어 장치가 상판과 하판 사이의 공간에 수용되도록 구성되므로, 종래의 제진 장치와 동등한 기능을 갖는 제진 장치를 매우 소형으로 할 수 있다.

제 5 발명은, 상기 제 4 발명에 있어서, 상기 수동형 제진 장치, 상기 제 1 및 제 2 제어력 부가 장치 및 상기 제어 장치가, 상기 상판과 상기 하판 사이의 공간에, 평면적으로 2행 2열로 배치되는 것을 특징으로 하는 것이다.

제 5 발명에 의하면, 4개의 장치를 평면적으로 2행 2열로 배치함으로써, 상판과 하판 사이의 공간을 유용하게 이용하여, 제진 장치를 소형으로 할 수 있다.

본 발명에 관한 제진 장치에 의하면, 공기 스프링에 비해 저가인 코일 스프링을 채용한 수동형 제진 장치를 기본 장치로 하므로, 액티브 제진 장치를 필요로 하지 않는 사용자에게는, 상판, 하판 및 수동형 제진 장치를 구비하는 저가인 수동형의 제진 장치를 제공할 수 있는 한편, 사용자가 수동형 제진 장치에 수직 및/또는 수평 방향의 제어력을 부가하고자 하는 경우에는, 기능 확장 장치인 제 1 및/또는 제 2 제어력 부가 장치를, 나중에 상판에 장착함으로써, 수직 및/또는 수평 방향의 피드백 제어를 실행하는 것이 가능한 능동형의 진동 장치를 제공할 수 있다.

이렇게 하여, 제 1 및 제 2 제어력 부가 장치는, 각각 진동 센서와 액추에이터가 모듈화 됨으로써, 이들 제 1 및 제 2 제어력 부가 장치 자체가 상판과 하판 사이의 공간에 수용되는 소형 구조로 되므로, 이들 제 1 및 제 2 제어력 부가 장치를 구비한 제진 장치 전체를 소형으로 할 수 있다.

도 1은 본 실시예에 관한 제진 장치를 나타내는 사시도.
도 2는 제진 장치를 이용하여 기기를 바닥에 대해 제진 지지하는 상태를 모식적으로 설명하는 측면도.
도 3은 스프링 유닛을 단독으로 이용하는 경우를 나타내는 사시도.
도 4는 스프링 유닛, 수직 유닛 및 제어 유닛을 조합한 경우를 나타내는 사시도.
도 5는 스프링 유닛, 수평 유닛, 및 제어 유닛을 조합한 경우를 나타내는 사시도.
도 6은 제진 장치의 투시 평면도.
도 7은 도 6의 화살표 A를 나타내는 측면도.
도 8은 도 6의 화살표 B를 나타내는 측면도.
도 9는 스프링 유닛을 나타내는 사시도.
도 10은 스프링 유닛의 종단면도.
도 11의 (a)는 수직 유닛을 나타내는 측면도.
도 11의 (b)는 수직 유닛을 나타내는 측면도.
도 12는 수직 보이스 코일 모터의 구조를 모식적으로 나타내는 종단면도.
도 13의 (a)는 수평 유닛을 나타내는 측면도.
도 13의 (b)는 수평 유닛을 나타내는 측면도.
도 14는 제진 장치와, 바닥의 진동을 검출하기 위한 가속도 센서 및 전원과의 접속을 설명하기 위한 배선 블록도.
도 15는 정반을 지지할 시 제진 장치의 배치예를 모식적으로 나타내는 평면도.
도 16은 정반을 지지할 시 제진 장치의 배치예를 모식적으로 나타내는 평면도.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 상세히 설명한다. 여기서, 이하의 바람직한 실시예의 설명은, 본질적으로 예시에 지나지 않으며, 본 발명, 그 적용물 또는 그 용도제한을 의도하는 것은 아니다. 그리고, 이하의 각 도에서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위해, 제어 유닛(9)과, 수직 및 수평 유닛(5, 7)을 전기적으로 접속하는 배선의 도시를 생략한다.

도 1은 본 실시예에 관한 제진 장치를 나타내는 사시도이다. 이 제진 장치(1)는, 도 2에 나타내듯이, 예를 들어, 반도체 관련의 제조장치, 원자력 현미경(Atomic Force Microscope, AFM), 레이저 현미경 등의 정밀계측 기기와 같이, 진동의 영향을 받기 쉬운 정밀 기기(31)를 탑재하여, 이들을 바닥(기초)(51)의 진동으로부터 가능한 한 절연한 상태에서 설치하기 위한 것이다. 환언하면, 도시한 제진 장치(1)는, 정밀 기기(31)가 탑재되는 정반(41)을 바닥(51)에 대해 제진 지지하도록 구성된다. 그리고, 이 제진 장치(1)에서는, 정반(41) 및 이에 탑재되는 정밀 기기(31)가(엄밀하게는 이하에 서술하는 상판(top plate)(11) 등도 포함하여) 제진 대상물이 된다.

이 제진 장치(1)는, 정반(41)을 지지하는 상판(11), 바닥(51)에 탑재되는 하판(base plate)(21), 및 이 상판(11)과 이 하판(21) 사이에서 이들 양 플레이트(11, 21)에 장착되며, 정밀 기기(31)가 탑재되는 정반(41)을 바닥(51)에 대해 코일 스프링(13)에 의해 제진 지지하는 스프링 유닛(수동형 제진 장치)(3)을 구비하며, 이 스프링 유닛(3)을 기본 장치로 한다.

즉, 이 제진 장치(1)에서는, 도 3에 나타내듯이, 후술하는 수직 및 수평 유닛(5, 7) 등을 분리하여도, 상판(11) 및 하판(21)과, 스프링 유닛(3)으로 구성되는 수동형의 제진 장치로서, 제진 대상물을 바닥(51)에 대해 제진 지지할 수 있도록 구성된다.

이렇게 하여, 이 제진 장치(1)에서는, 정밀 기기(31) 수직 방향의 진동을 검출하기 위한 수직 가속도 센서(제 1 진동 센서)(15)와, 정밀 기기(31)에 대해 수직 방향의 제어력을 부가하기 위한 수직 보이스 코일 모터(제 1 액추에이터)(25)가 모듈화된 수직 유닛(제 1 제어력 부가 장치)(5)이, 상판(11)과 하판(21) 사이의 공간에 수용되도록, 이 상판(11)에 대해 착탈 가능하게 장착되도록 구성된다. 이와 같이, 수직 유닛(5)은, 수직 가속도 센서(15)와 수직 보이스 코일 모터(이하, 수직 VCM이라 함)(25)를 모듈화함으로써, 그 자체가 소형 구조로 형성된다. 또한, 수직 유닛(5)을 제어하기 위한 제어 유닛(제어 장치)(9)이, 상판(11)과 하판(21) 사이의 공간에 수용되도록, 이 하판(21)에 대해 착탈 가능하게 장착되도록 구성된다.

이렇게 하여, 수직 방향에서 더욱 큰 제진 효과를 얻고자 하는 경우에는, 도 4에 나타내듯이, 수직 유닛(5) 및 제어 유닛(9)을, 제진 장치(1)의 기능을 확장시키기 위한 기능 확장 장치로서, 이 제진 장치(1)에 장착시키면 되고, 이 수직 유닛(5)을 장착한 상태에서는, 코일 스프링(13)에 의해 지지된 정밀 기기(31) 수직 방향에서의 진동 상태를 수직 가속도 센서(15)가 검출하고, 이를 피드백하여 수직 VCM(25)을 구동시켜 정밀 기기(31)의 수직 방향 진동을 저감시키는 것이 가능해진다.

또한, 이 제진 장치(1)에서는, 정밀 기기(31)의 수평 방향 진동을 검출하기 위한 수평 가속도 센서(제 2 진동 센서)(17)와, 정밀 기기(31)에 대해 수평 방향의 제어력을 부가하기 위한 수평 보이스 코일 모터(제 2 액추에이터)(27)가 모듈화된 수평 유닛(제 2 제어력 부가 장치)(7)이, 상판(11)과 하판(21) 사이의 공간에 수용되도록, 이 상판(11)에 대해 착탈 가능하게 장착되도록 구성된다. 이와 같이, 수평 유닛(7)은, 수평 가속도 센서(17)와 수평 보이스 코일 모터(이하, 수평 VCM이라 함)(27)를 모듈화함으로써, 그 자체가 소형 구조로 형성된다.

이렇게 하여, 수평 방향에서 더욱 큰 제진 효과를 얻고자 하는 경우에는, 도 5에 나타내듯이, 수평 유닛(7) 및 제어 유닛(9)을, 기능 확장 장치로서, 이 제진 장치(1)에 장착시키면 되고, 이러한 수평 유닛(7)을 장착한 상태에서는, 정밀 기기(31)의 수평 방향에서 진동 상태를 수평 가속도 센서(17)가 검출하고, 이를 피드백하여 수평 VCM(27)을 구동시켜 정밀 기기(31)의 수평 방향 진동을 저감시키는 것이 가능해진다.

또한, 수직 및 수평 방향 모두 더욱 큰 제진 효과를 얻고자 하는 경우에는, 도 1 에 나타내듯이, 수직 및 수평 유닛(5, 7)과 이들을 제어하기 위한 제어 유닛(9)을 기능 확장 장치로서, 이 제진 장치(1)에 장착하면 된다.

- 각 유닛의 배치 -

다음에, 스프링 유닛(3), 수직 유닛(5), 수평 유닛(7) 및 제어 유닛(9)의 배치 및 설치 구조에 대해 설명한다. 여기서, 이하의 설명에서는, 기본 장치인 스프링 유닛(3)에, 기능 확장 장치인 수직 및 수평 유닛(5, 7)과, 이를 제어하기 위한 제어 유닛(9)을 조합한 경우에 대해 설명하나, 스프링 유닛(3)을 단독으로 이용하는 경우나, 수직 유닛(5) 또는 수평 유닛(7)을 조합한 경우의 배치 및 설치 구조도 거의 동일하다.

이 제진 장치(1)에서는, 도 6에 나타내듯이, 스프링 유닛(3), 수직 유닛(5), 수평 유닛(7) 및 제어 유닛(9)은, 상판(11)과 하판(21) 사이의 공간에, 평면적으로 2행 2열로 배치된다. 보다 상세하게는, 스프링 유닛(3)은 도 6의 우측 상부에 배치되며, 수직 유닛(5)은 이 스프링 유닛(3)에 인접하도록 도 6의 우측 하부에 배치되며, 수평 유닛(7)은 이 스프링 유닛(3)에 인접하도록 도 6의 좌측 상부에 배치되고, 제어 유닛(9)은 이 스프링 유닛(3)에 대해 대각방향에 위치하도록 도 6의 좌측 하부에 배치된다.

이와 같이, 4개의 유닛(3, 5, 7, 9)을 평면적으로 2행 2열로 배치함으로써, 상판(11)과 하판(21) 사이의 공간을 유용하게 이용하여, 제진 장치(1)를 평면적으로 소형으로 할 수 있다. 이것과, 센서(15, 17)와 VCM(25, 27)을 모듈화하여 수직 및 수평 유닛(5, 7)을 소형화 한 것 등이 서로 작용하여, 종래의 능동형 제진 장치가, 작은 것이라도, 폭 230㎜ 이상, 깊이 230㎜ 이상, 높이 180㎜ 이상의 치수를 통상 가지는 데 반해, 본 실시예에 관한 제진 장치(1)에서는, 폭, 깊이 및 높이를 각각 100㎜ 이하로 억제한 소형의 구조가 가능해진다.

스프링 유닛(3)은, 그 하우징(53)의 정상반(頂上盤)에 형성된 4개의 볼트공(53a, 53a, …)에 상방(상판(11)측)으로부터 나사 결합으로 삽입된 4개의 볼트(도시 생략)에 의해, 상판(11)에 장착되는 한편, 그 베이스 블록(23)에 형성된 4개의 볼트공(도시 생략)에 하방(하판(21)측)으로부터 나사 결합으로 삽입된 4개의 볼트에 의해, 하판(21)에 장착된다. 이와 같이, 스프링 유닛(3)은, 상판(11)에도 하판(21)에도 장착되어 있으므로, 이 스프링 유닛(3)을 수동형의 제진 장치로서 단독으로 이용하는 경우에도, 상판(11)과 하판(21)이 분리되지 않도록 구성된다.

또한, 수직 유닛(5)은 도 6 및 도 7에 나타내듯이, 이 제 1 하우징(35)의 플랜지부(35c, 35c)에 형성된 2개의 볼트공(35d, 35d)에 하방으로부터 나사 결합으로 삽입된 2개의 볼트(36a, 36a)에 의해, 상판(11)에 하측으로부터 장착됨과 더불어, 이 제 1 하우징(35)을 수평 방향으로 관통하는(제 1 하우징(35)에 형성된 관통공(35e, 35e)에 삽입 관통 된) 2개의 긴 볼트(36b, 36b, …)(도 6에서는 도시 생략)에 의해, 스프링 유닛(3)의 하우징(53)에도 장착된다. 이와 같이, 수직 유닛(5)은, 상판(11)에 대해 하측으로부터 볼트 체결할 수 있으므로, 수동형의 제진 장치에 이 수직 유닛(5)을 추가하고자 하는 경우에는, 정반(41) 등을 탑재한 상태로 이 수직 유닛(5)을 상판(11)에 나중에 장착하는 것이 가능하게 된다. 여기서, 수직 유닛(5)은 하판(21)에 대해 고정되지 않는다.

한편, 수평 유닛(7)은, 도 6 및 도 8에 나타내듯이, 이 제 2 하우징(37)의 플랜지부에 형성된 볼트공(37c)에 하방으로부터 나사 결합으로 삽입된 볼트(38a)에 의해, 상판(11)에 하측으로부터 장착됨과 더불어, 이 제 2 하우징(37)을 수평 방향으로 관통하는 4개의 긴 볼트(38b, 38b, …)에 의해, 스프링 유닛(3)의 하우징(53)에도 장착된다. 이와 같이, 수평 유닛(7)은, 상판(11)에 대해 하측으로부터 볼트 체결할 수 있으므로, 수직 유닛(5)과 마찬가지로, 정반(41) 등을 탑재한 상태로 이 수평 유닛(7)을 상판(11)에 나중에 장착하는 것이 가능하게 된다. 여기서, 수평 유닛(7)은, 수직 유닛(5)과 마찬가지로 하판(21)에 대해서는 고정되지 않는다.

제어 유닛(9)은 도 6에 나타내듯이, 바닥판에 형성된 4개의 볼트공(9a, 9a, …)에 상방으로부터 나사 결합으로 삽입된 4개의 볼트에 의해, 하판(21)에 상측으로부터 장착되는 한편, 상판(11)에 대해 고정되지 않는다.

여기서, 도 6에 나타내는 예에서는, 수직 및 수평 유닛(5, 7)을 스프링 유닛(3)에 인접하도록 배치하나, 후술과 같이 스프링 유닛(3)의 접촉 벽부(23c)에 접촉 부재(70)가 접하는 수평 유닛(7) 이외의 유닛(수직 유닛(5), 제어 유닛(9) 등)은, 반드시 스프링 유닛(3)에 인접시켜 배치할 필요는 없다.

다음에, 스프링 유닛(3), 수직 유닛(5), 수평 유닛(7) 및 제어 유닛(9) 각각의 구조에 대해 설명한다.

- 스프링 유닛 -

스프링 유닛(3)은, 도 9 및 도 10에 나타내듯이, 하판(21)에 장착되는 베이스 블록(23)과, 상하 방향 축 주위의 회전에 따라 베이스 블록(23)에 대해 상하로 이동하는 레벨링 블록(33)과, 볼 베어링 유닛(63)을 개재하고 이 레벨링 블록(33)에 탑재되며, 그 상단이 상판(11)에 항시 접촉하고 있는 코일스프링(13)과, 하단부가 베이스 블록(23)에 고정됨과 더불어 상단에 서지리스 고무(73)가 장착된 센터 핀(43)과, 코일 스프링(13)을 보호하기 위한 하우징(53)을 구비한다.

베이스 블록(23)은, 평면에서 보아 정방형인 한 쌍의 대각부를 거의 원호형으로 절개한 형상을 갖는 각주부(角柱部)(23a)와, 정방형 판상의 플레이트부(23b)를 상하로 조합한 형상으로 형성된다. 이 플레이트부(23b)에서 각주부(23a)의 절개부에 대응하는 부분에는 상하 방향으로 관통되는 관통공(23d)이 형성되며, 절개부에 수용되는 부상 스토퍼(83)로부터 상방으로 이어지는 축부(83a)가, 이 관통공(23d)에 삽입된다.

이 베이스 블록(23)의 중앙부에는, 2개의 관통공(23d, 23d) 사이에 끼워지도록, 이들 관통공(23d, 23d)보다 지름이 큰 원형단면을 가지며, 또 둘레벽에 워엄(worm) 나사의 암나사가 잘린 나사 오목부(23e)가 형성된다. 그리고, 이 나사 오목부(23e)의 중앙에는, 베이스 블록(23)을 상하로 관통하는 관통공(23f)이 형성된다. 이 나사 오목부(23e)에는, 레벨링 블록(33)의 나사부(33a)가 나사 결합으로 삽입되는 한편, 이 삽입공(23f)에는 센터 핀(43)이 삽입되도록 형성된다.

또한, 이 베이스 블록(23)의 절개부가 형성된 한 쌍의 대각부와 다른 한쪽의 대각부에는, 수평 유닛(7)의 수평 VCM(27)의 접촉 부재(70)가 접하는 접촉 벽부(23c)가 배치되는 한편, 다른 쪽의(하판(21)의 1개 코너에 위치하는) 대각부는, 하판(21)을 바닥(51) 등에 고정하기 위한 볼트 등을 장착하기 쉽게 하기 위해, 도 6에 나타내듯이, 평면에서 보아 거의 원호형으로 절개된다.

상기 레벨링 블록(33)은, 그 안쪽에 상기 코일스프링(13)의 하단부가 수용되는 바닥이 있는 통형의 하우징부(33b)와, 워엄 나사의 수나사가 잘린 원주형 나사부(33a)를 상하로 조합시킨 형상으로 형성되며, 이러한 나사부(33a)를 베이스 블록(23)의 나사 오목부(23e)에 나사 결합으로 삽입함으로써, 이 베이스 블록(23)에 회전 자유롭게 장착된다.

이 하우징부(33b)의 바닥부에는, 둘레 방향으로 등간격을 두고 4개의 삽입공(33c, 33c, 33c, 33c)이 형성되며, 이 삽입공(33c)에 공구를 삽입하여 레벨링 블록(33)을 상하 방향의 축 주위로 회전시키면, 이 레벨링 블록(33)이 베이스 블록(23)에 대해 상하로 이동하도록 구성된다. 이렇게 하여, 이 레벨링 블록(33)에 수용됨과 더불어 그 상단이 상판(11)에 접촉되는 코일 스프링(13)의 탄성 변형에 따라, 레벨링 블록(33)을 회전시킴으로써 이 레벨링 블록(33)을 베이스 블록(23)에 대해 상하로 이동시키면, 코일 스프링(13)의 하단 위치가 조정되어, 상판(11)의 높이가 거의 일정하게 유지되도록 구성된다. 이와 같이, 전동 모터 등을 이용한 자동 레벨 조정이 아닌 수동식(手動式) 레벨링 기구를 채용하는 것도, 본 실시형태의 제진 장치(1) 소형화에 기여한다.

여기서, 높이 조정은, 정반(41)에 정밀 기기(31)가 탑재된 상태, 즉, 코일 스프링(13)에 하중이 걸린 상태에서 이루어지므로, 코일 스프링(13)의 하단과 하우징부(33b) 바닥부와의 마찰이 심해 수동으로는 레벨링 블록(33)을 회전시키기 어려우므로, 코일 스프링(13)의 하단과 하우징부(33b) 바닥부 사이에는, 이들 마찰을 저감시켜 레벨링 블록(33)의 원활한 회전을 확보하기 위해, 상하 한 쌍의 고리형 수지 커버(63b, 63b)로 복수의 스틸제 볼(63a, 63a, …)을 사이에 끼운 볼 베어링 유닛(63)이 배치된다. 또한, 레벨링 블록(33)(보다 정확하게는 하우징부(33b)의 바닥부 및 나사부(33a))의 중앙부에는, 상하 방향으로 관통하는 삽입공(33d)이 형성되며, 이 삽입공(33d)에 센터 핀(43)이 삽입 관통되도록 형성된다.

상기 센터 핀(43)은, 위에서부터, 고리형의 볼 베어링 유닛(63), 레벨링 블록(33)의 삽입공(33d), 베이스 블록(23)의 삽입공(23f) 순으로 삽입 관통되며, 도 9에 나타내듯이, 그 하단부에 나사 결합되는 너트에 의해, 베이스 블록(23)에 고정된다. 또한, 센터 핀(43)의 상단부에는 볼트 머리부(43a)가 형성되며, 이 볼트 머리부(43a)에 상기 서지리스 고무(73)가 장착된다.

이 서지리스 고무(73)는 거의 원통형 고무로 이루어지며 코일 스프링(13)의 루프 내에 삽입되며, 상하 방향으로 눌림으로써 스프링 루프 내주면과 접촉하고, 이에 따라 코일 스프링(13)의 진동을 감쇠시키거나, 서징(surging)(코일 스프링(13)으로 전달되는 외력(external force) 진동수가 스프링 자체의 고유 진동수에 가까워지면 진폭이 크게 되는 현상)을 억제하거나 한다. 그리고, 이 서지리스 고무(73)는 전술과 같이, 베이스 블록(23)에 고정된 센터 핀(43)의 볼트 머리부(43a)에 장착되므로, 그 높이는 항상 변함이 없다. 환언하면, 레벨링 블록(33)을 상하 방향의 축 주위로 회전시킴으로써, 이 레벨링 블록(33)이 상하로 이동하여 코일 스프링(13)의 신축량이 변화하여도, 서지리스 고무(73)의 위치나 형상(스프링 루프 내주면과 접촉상태)은 아무런 변화가 없으므로, 서지리스 고무(73)에 의한 일정한 감쇠량을 유지하는 것이 가능하다.

여기서, 레벨링 블록(33)을 계속 상승시키면, 머지않아 베이스 블록(23)으로부터 빠져 레벨링 블록(33)과 베이스 블록(23)이 분리되어 버릴 우려가 있으나, 본 실시예의 제진 장치(1)에서는, 레벨링 블록(33)이 소정량을 초과하여 상승하고자 하면, 볼 베어링 유닛(63)이 센터 핀(43)의 볼트 머리부(43a)에 접하도록 구성되므로, 레벨링 블록(33)이 베이스 블록(23)으로부터 빠지지 않도록 구성된다. 즉, 센터 핀(43)은, 서지리스 고무(73)를 지지할 뿐만 아니라, 레벨링 블록(33)이 베이스 블록(23)으로부터 빠지는 것을 억제하는 역할도 한다.

상기 하우징(53)은 코일 스프링(13)을 보호하기 위한 것이며, 평면에서 보아 정방형을 이루는 한편, 그 내부에 단면 원형의 공간을 갖는 정상부가 있는 각통(角筒)형으로 형성되며, 전술과 같이, 상판(11)에 장착된다. 여기서, 상판(11)의 한 코너에 위치하는 하우징(53)의 코너부는, 상판(11)을 정반(41)에 고정하기 위한 볼트 등 장착을 쉽게 하기 위해, 도 9에 나타내듯이, 평면에서 보아 거의 원호형으로 절개된다.

이 하우징(53)의 정상반에는, 그 중앙에 상하 방향으로 관통되는 관통공(53b)이 형성되며, 코일 스프링(13)의 상단부는 이 관통공(53b)에 삽입된 상태에서 상판(11)의 하면에 접촉한다. 또한, 하우징(53)의 내경은 레벨링 블록(33)의 외경보다 크게 형성되며, 이 하우징(53)에 그 일부가 수용되는 레벨링 블록(33)의 상하 방향의 이동을 저해하지 않도록 구성된다. 환언하면, 이 하우징(53)은, 코일 스프링(13) 및 레벨링 블록(3)과 비접촉 상태에서, 코일 스프링(13)에 의해 지지된 상판(11) 하면에 장착된다.

그리고, 하우징(53)은, 상기 부상 스토퍼(83)의 축부(83a) 상단부와 연결되며, 이 축부(83a)는, 정반(41)에 정밀 기기(31)가 탑재된 상태에서는, 베이스 블록(23)의 플레이트부 하면과, 베이스 블록(23)의 절개부에 수용된 부상 스토퍼(83)와의 사이에 수 밀리 정도의 틈새가 생기는 길이로 설정된다. 이에 따라, 정반(41)에 정밀 기기(31)가 탑재된 상태(코일 스프링(13)이 수축된 상태)에서는, 하우징(53)에 연결된 부상 스토퍼(83)와 베이스 블록(23)이 비접촉이므로, 코일 스프링(13)의 제진 성능에 아무런 영향을 주지 않는 한편, 정반(41)으로부터 정밀 기기(31)가 치워진 상태(코일 스프링(13)이 신장된 상태)에서는, 상판(11)이 코일 스프링(13)에 의해 상방으로 밀려도, 부상 스토퍼(83)가 베이스 블록(23)에 접하므로, 상판(11), 하판(21), 하우징(53) 및 베이스 블록(23)이 분리되지 않도록 구성된다.

- 수직 유닛 -

수직 유닛(5)은, 정밀 기기(31)의 수직 방향 진동을 검출하기 위한 수직 가속도 센서(15)와, 정밀 기기(31)에 대해 수직 방향의 제어력을 부가하기 위한 수직 VCM(25)과, 이들을 수용하기 위한 제 1 하우징(35)과, 수직 가속도 센서(15) 및 수직 VCM(25)을 제 1 하우징(35)에 고정하기 위한 루프형 브래킷(45)을 구비한다.

제 1 하우징(35)에는, 도 11의 (a)에 나타내듯이, 상방으로 개구하는 상측 오목부(35a)와, 이러한 상측 오목부(35a) 하측에서 하측으로 개구하는 하측 오목부(35b)가 형성된다. 도 11의 (b)에 나타내듯이, 수직 가속도 센서(15)는, 축이 수직 방향을 향한 상태에서 상측 오목부(35a)에 수납되는 한편, 수직 VCM(25)은, 수직 가속도 센서(15)의 축과 이 수직 VCM(25)의 진퇴축(가동자의 왕복 운동 축)이 일직선 상에 위치하도록, 하측 오목부(35b)에 수납되며, 이에 따라, 수직 가속도 센서(15)와 수직 VCM(25)이 제 1 하우징(35)을 개재하고 일체화된다. 이와 같이, 수직 가속도 센서(15)와 수직 VCM(25)이, 수직 가속도 센서(15)의 축과 수직 VCM(25)의 진퇴축이 일직선 상에 위치하도록 배치되므로, 이 수직 유닛(5)은 정확한 제진 제어를 실행하는 것이 가능하다.

이렇게 하여, 이 수직 가속도 센서(15)로부터 상판(11)의 상대 가속도(상판(11)의 진동 상태)를 나타내는 신호가 출력되고, 이 신호를 받은 제어 유닛(9)으로부터 수직 VCM(25)으로 제어 신호가 출력되며, 도 7에 나타내듯이, 접촉 부재(70)가 하판(21)에 접함으로써, 제진 대상물에 그 수직 방향의 진동을 감쇠하는 제어력이 부가된다.

다음에, 도 12를 참조하여 수직 VCM(25)의 구조를 상세히 설명한다. 수직 VCM(25)은, 제 1 하우징(35)을 개재하고 상판(11)에 고정되는 고정자와, 이에 대해 비접촉상태에서 장착되어, 전자력(電磁力)에 의해 수직 방향으로 구동되는 가동자로 나누어진다. 고정자는, 하우징을 겸한 정상부가 있는 원통형으로 형성된 하방으로 개구하는 철제의 요크(60)와, 이 요크(60)의 통벽부(60a) 내에 동심상 형으로 수용되며, 정상부(60b)에 볼트(84)에 의해 볼트 고정되는 원반형 자석(64) 및 폴 피스(62)로 구성된다.

이 요크(60)의 정상부(60b)에는 둘레 방향으로 간격을 두고 4 부분에 나사공이 형성되며, 각각에 축단이 조여 삽입된 볼트(74, 74, …)에 의해, 이 요크(60)가 상기 브래킷(45)에 연결된다. 이 브래킷(45)은, 수직 가속도 센서(15)의 원통형 케이스 외주에 돌출 배치되는 플랜지부(15a)와 결합하여, 수직 가속도 센서(15)를 요크(60)에 고정시킨다.

또한, 자석(64) 및 폴 피스(62)는 거의 동일 지름이며, 또 동일 정도의 두께를 갖는 비교적 두꺼운 원반형으로 구성된다. 폴 피스(62)의 상단부에는 자석(64)과의 사이에 둘레 홈이 형성되도록 계단형으로 축경부(diameter reduction)가 형성되며, 이 둘레 홈에 고감쇠 고무로 된 고무제 O링(76)이 끼워진다. 폴 피스(62)에는, 그 하면 거의 중앙에 개구하도록 원형 단면의 오목부(62a)가 형성되며, 이 오목부(62a)에 가동자를 구성하는 보빈(78)을 하측방향으로 밀어붙이는 코일 스프링(66)이 삽입된다.

한편, 가동자는, 수지재로 된 바닥이 있는 원통형 보빈(78)과, 그 통벽부(78a)에 전선을 감아서 형성된 코일(68)과, 보빈(78)의 저벽부(底壁部)(78b)에 배치된 접촉 부재(70)로 구성된다. 보빈(78)은 상방으로 개구되며, 요크(60)와 축심이 일치하도록 배치되며, 그 통벽부(78a)가 자석(64) 및 폴 피스(62)를 비접촉 상태에서 둘러싸는 한편, 요크(60)의 통벽부(60a)에 의해 비접촉 상태에서 둘러싸인다.

이렇게 하여 동일 축상에 배치되는 보빈(78)의 통벽부(78a) 내주면은, 폴 피스(62)의 둘레 홈에 삽입되는 O링(76)의 외주가 접촉하여, 이 폴 피스(62)나 자석(64)의 외주면과 보빈(78)의 통벽부(78a) 내주면과의 간격을 소정의 크기로 유지함과 더불어, 이 보빈(78)의 통벽부(78a) 외주면과 요크(60)의 통벽부(60a) 내부면과의 간격도 소정의 크기로 유지할 수 있도록 구성된다.

또한, 보빈(78)의 저벽부(78b)는, 비교적 두꺼운 원반형으로 되며, 그 하면의 외주쪽 부위와 요크(60)의 통벽부(60a) 하단면과의 사이가 실리콘 고무인 다이어프램(고무 탄성체)(80)에 의해 연계된다. 이 다이어프램(80)은, 보빈(78)의 저벽부(78b)와 요크(60)의 통벽부(60a) 사이에서 전 둘레가 크게 휨으로써, 보빈(78) 수직 방향의 상대이동을 허용함과 더불어, 이 보빈(78)을 사이에 끼우는 양측 부위가 역 위상으로 휨으로써, 이 보빈(78)의 요동을 허용한다.

또한, 보빈(78)의 저벽부(78b)의 상면에는, 폴 피스(62) 오목부(62a)에 상부가 삽입 관통된 코일 스프링(66) 하단이 접한다. 이 코일 스프링(66)은, 외력이 가해지지 않은 상태에서도 보빈(78)을 아래방향으로 누르도록 예비 압축되며, 이로써, 상판(11)을 밀어 올릴 뿐 아니라 이를 잡아 내리는 방향으로도 제어력을 발생시킬 수 있다. 예비 압축량은, 폴 피스(62)의 하면과 보빈(78)의 저벽부(78b) 상면과의 간격으로 정해지며, 이 실시예에서는, 레벨링 블록(33)에 의해 상판(11)의 높이가 거의 일정하게 유지되므로, 예비 압축량도 거의 일정하게 유지되도록 된다.

즉, 수직 VCM(25)에 있어서 가동자인 보빈(78)은, O링(76) 및 다이어프램(80)에 의해 고정자인 요크(60) 등에 대해 비접촉 상태로 유지되며, 전자력에 의해 수직 방향으로 왕복 운동하여 하판(21)과 상판(11)과의 사이로 상하 방향의 제어력을 출력함과 더불어, 수평 방향으로는 요동 가능하게 유지된다.

또한, 수직 방향으로 왕복 운동하는 보빈(78)의 저벽부(78b)에는, 그 내주측 부위의 하방으로 팽출되도록 원형의 대좌부(臺座部)(78c)가 형성되며, 이 대좌부(78c)의 하면 거의 중앙에 개구하는 원형단면의 오목부(78d)에는, 하판(21)에 접촉하여 제어력을 전달하기 위한 접촉 부재(70)가, 출몰 가능하게 삽입된다. 이 접촉 부재(70)는, 예를 들어 MC 나일론 등의 수지재를 원주형으로 성형하고 그 선단(도면의 하단)부를 구면형 볼록부로 하는 한편, 베이스 단(도면의 상단)부에는 플랜지부를 형성한 것으로, 이 플랜지부의 외경이 오목부(78d)의 내경과 거의 동일 지름으로 된다. 그리고, 대좌부(78c) 하면에는 누름판(82)이 중첩되며, 이것에는 플랜지부를 제외한 접촉 부재(70)의 외경과 거의 동일 지름의 둥근 구멍이 형성되어, 이 둥근 구멍의 주연부에 의해 플랜지부가 눌림으로써, 접촉 부재(70)의 빠짐 방지된다.

여기서, 오목부(78d)에 배치되는 코일 스프링(72)은, 보빈(78)을 하방으로 밀어붙이는 코일 스프링(66)보다 상당히 스프링 상수가 높으므로, 통상은 거의 수축되지 않으며, 과대한 외력에 의해 폴 피스(62)와 보빈(78)이 접촉했을 때 처음으로 수축되어, 이들이 손상을 입는 것을 저지하기 위한 것이다.

이상과 같이, 액추에이터로서 고정자와 가동자가 실리콘 고무제의 다이어프램(80)에 의해 연결되는 일체형 수직 VCM(25)을 이용하므로, 바닥(51)으로부터의 진동이 가동자를 개재하여 고정자로 전달되는 것을 다이어프램(80)에 의해 억제할 수 있음과 더불어, 고정자와 가동자가 별체형인 것(고정자가 상판(11)에, 가동자가 하판(21)에 각각 장착된 것)과는 달리, 고정자가 수용된 제 1 하우징(35)을 상판(11)에 장착하기만으로 수직 유닛(5)을 추가할 수 있으므로, 설치 작업이 쉬워진다.

- 수평 유닛 -

수평 유닛(7)은, 정밀 기기(31)의 수평 방향 진동을 검출하기 위한 수평 가속도 센서(17), 정밀 기기(31)에 대해 수평 방향의 제어력을 부가하기 위한 수평 VCM(27), 이들을 수용하기 위한 제 2 하우징(37), 및 수평 가속도 센서(17)를 제 2 하우징(37)에 고정하기 위한 루프형 브래킷(47)을 구비한다.

제 2 하우징(37)에는, 도 13의 (a)에 나타내듯이, 수평 방향으로 개구되는 상측 오목부(37a)와, 이 상측 오목부(37a) 하측에서, 이 상측 오목부(37a)와 동일 방향으로 개구되는 하측 오목부(37b)가 형성된다. 도 13의 (b)에 나타내듯이, 수평 가속도 센서(17)는, 축이 수평 방향을 향한 상태에서 상측 오목부(37a)에 수납되며, 이 원통형 케이스의 외주에 돌출 배치되는 플랜지부(17a)와 결합하는 브래킷(47)이 제 2 하우징(37)에 볼트 체결되는 한편, 수평 VCM(27)은, 수평 가속도 센서(17)의 축과 수평 VCM(27)의 진퇴축과 평형으로 되도록, 하측 오목부(37b)에 수납되며, 제 2 하우징(37)에 볼트 체결되며, 이로써, 수평 가속도 센서(17)와 수평 VCM(27)이 제 2 하우징(37)을 개재하고 일체화된다.

이렇게 하여, 이 수평 가속도 센서(17)로부터 상판(11)의 상대 가속도(상판(11)의 진동 상태)를 나타내는 신호가 출력되며, 이 신호를 받은 제어 유닛(9)으로부터 수평 VCM(27)으로 제어 신호가 출력되어, 접촉 부재(70)가 스프링 유닛(3)의 베이스 블록(23) 접촉 벽부(23c)에 접촉함으로써, 제진 대상물에 그 수평 방향의 진동을 감쇠시키는 제어력이 부가된다.

여기서, 수평 VCM(27)은, 수평 VCM(27)의 요크를 제 2 하우징(37)에 고정하기 위한 볼트가, 수평 가속도 센서(17)의 원통형 케이스의 외주에 돌출 배치되는 플랜지부(17a)와 결합하는 브래킷(47)과 연결되지 않은 점, 및, 접촉 부재(70)가 하판(21)이 아닌 스프링 유닛(3)의 베이스 블록(23)의 접촉 벽부(23c)와 접촉되는 점을 제외하면, 수직 VCM(25)과 거의 마찬가지 구조이므로 설명을 생략함과 더불어, 수평 VCM(27)을 구성하는 각 부재에는 수직 VCM(25)을 구성하는 각 부재와 동일 부호를 이용한다.

여기서, 진동 센서와 액추에이터는 정확한 제진 제어를 실행하기 위해, 통상 진동 센서의 축과 액추에이터의 진퇴 축이 일직선 상에 위치하도록 배치되나, 본 실시예에서는, 수평 유닛(7)이, 상판(11)과 하판(21) 사이의 공간에 수용되도록(수평 방향으로 너무 넓어지지 않도록), 수평 가속도 센서(17)와 수평 VCM(27)을 상하로 겹쳐(수평 가속도 센서(17)의 축과 수평 VCM(27)의 진퇴 축이 평행이 되도록) 배치된다. 이와 같이, 수평 가속도 센서(17)와 수평 VCM(27)을 배치하여도, 제진 장치(1) 자체를 소형화하는 본 발명에서는, 수평 가속도 센서(17)의 축과 수평 VCM(27)의 진퇴 축과의 상하 방향의 간격이 좁으므로, 정밀도 높은 제진 제어를 실행하는 것이 가능해진다.

- 제어 유닛 -

제어 유닛(9)은, 수직 유닛(5)을 제어하기 위한 제 1 기반(19), 수평 유닛(7)을 제어하기 위한 제 2 기반(29), 및 이들을 보호하기 위한 하우징(39)을 구비한다.

각 기반(19, 29)은, 도 14에 나타내듯이, 제진 장치(1)로부터 독립된 전원(61)과 배선(81)을 개재하고 전기적으로 접속되며, 이 전원(61)으로부터 전력이 공급되도록 구성된다. 또 제 1 기반(19)은 수직 가속도 센서(15) 및 수직 VCM(25)과, 또한, 제 2 기반(29)은 수평 가속도 센서(17) 및 수평 VCM(27)과 각각 도시하지 않은 배선을 개재하고 전기적으로 접속된다. 이렇게 하여, 제 1 기반(19)은, 전원(61)으로부터의 전력을 수직 가속도 센서(15) 및 수직 VCM(25)으로 공급하는 한편, 수직 가속도 센서(15)로부터 제진 대상물의 수직 방향의 가속도에 관한 전기신호(구체적으로는 전류값)가 이 제 1 기반(19)에 입력되도록 구성된다. 마찬가지로, 제 2 기반(29)은, 전원(61)으로부터의 전력을 수평 가속도 센서(17) 및 수평 VCM(27)으로 공급하는 한편, 수평 가속도 센서(17)로부터 제진 대상물의 수평 방향 가속도에 관한 전기신호(구체적으로는 전류값)가 이 제 2 기반(29)에 입력되도록 구성된다.

이들 기반(19, 29)은, 예를 들어, 가속도 피드백의 액티브 제진 제어를 실행할 경우에는, 각 가속도 센서(15, 17)로부터 얻어진 제진 대상물의 가속도(X")에 피드백 제어 게인(Gm)을 승산하여 얻어진 피드백 제어량(Gm·X")과, 가속도(X")를 1회 적분하여 얻어지는 속도(X`)에 피드백 제어 게인(Gc)을 승산하여 얻어지는 피드백 제어량(Gc·X`)과, 또한, 가속도(X")를 2회 적분하여 얻어지는 변위(X)에 피드백 제어 게인(Gk)을 승산하여 얻어진 피드백 제어량(Gk·X)을, 각 보이스 코일 모터(25, 27)로 출력하도록 구성된다.

또한, 더욱 제진 성능을 높이고자 하는 경우에는 도 14에 나타내듯이, 제진 장치(1)로부터 독립된, 바닥(51)의 진동 상태를 검출하는 제 3 가속도 센서(FF 유닛)(71)를 부가하여, 이 제 3 가속도 센서(71)를 배선(91)을 개재하여 각 기반(19, 29)과 전기적으로 접속하고, 이 센서 신호에 기초하여 제진 대상물로의 전달 진동을 추정하여, 이 전달 진동을 상쇄시키는 제어 진동을 수직 및 수평 VCM(25, 27)에 의해 부가하는 피드 포워드 제어를 추가하는 것도 가능하다.

- 사용 형태 -

이상과 같이 구성된 제진 장치(1)를 이용하여 정밀 기기(31)를 지지하는 경우, 예를 들어, 도 15에 나타내듯이, 스프링 유닛(3), 수직 유닛(5), 수평 유닛(7) 및 제어 유닛(9)을 장착한 제진 장치(1)를 4개 준비하고, 이들을 이용하여 정반(41)을 4점 지지하도록 하면, 4개의 수직 VCM(25)에 의해 수직 방향의 진동을 저감시키는 제어력을 부가하는 것이 가능해짐과 더불어, 2개(도면의 좌측 상부 및 우측 하부)의 수평 VCM(27, 27)에 의해, 정밀 기기(31)의 X방향의 진동을 저감시키는 제어력을, 또한, 2개(도면 좌측 하부 및 우측 상부)의 수평 VCM(27, 27)에 의해, 정밀 기기(31)의 Y방향의 진동을 저감시키는 제어력을 각각 부가하는 것이 가능해진다.

또한, 수평 방향의 진동을 저감시킬 필요성이 낮은 경우에는, 예를 들어, 도 16에 나타내듯이, 스프링 유닛(3)만의 제진 장치(1)를 4개 준비하고, 이를 다리로서 이용하여 정반(41)을 4점 지지함과 더불어, 스프링 유닛(3), 수직 유닛(5) 및 제어 유닛(9)을 장착한 제진 장치(1)를 중앙에 배치하여, 1개의 수직 VCM(25)에 의해 수직 방향의 진동을 저감시키는 제어력을 부가할 수도 있다.

- 효과 -

본 실시예에서는, 공기 스프링에 비해 저가인 코일 스프링(13)을 채용한 스프링 유닛(3)을 기본 장치로 하므로, 고가의 액티브 제진 장치를 필요로 하지 않는 사용자에 대해서는, 상판(11), 하판(21) 및 스프링 유닛(3)을 구비하는 저가의 수동형의 제진 장치를 제공할 수 있다.

또한, 사용자가 이 스프링 유닛(3)에 수직 또는 수평 방향의 제어력을 부가하고자 하는 경우에는, 기능 확장 장치인 수직 유닛(5) 또는 수평 유닛(7)을, 스프링 유닛(3)이 장착되어 있는 상판(11)에 장착함으로써, 수직 또는 수평 방향의 피드백 제어를 실행할 수 있다. 이에 따라, 수직 및 수평 방향 중 어느 한 방향의 피드백 제어만을 필요로 하는 사용자나 이들 제어가 필요하게 된 사용자에 대해서는, 필요로 하는 성능에 알맞은 가격으로, 능동형의 제진 장치를 제공할 수 있다.

또한, 사용자가 이 스프링 유닛(3)에 수직 및 수평 방향의 제어력을 부가하고자 하는 경우에는, 수직 및 수평 유닛(5, 7) 양쪽을 상판(11)에 장착함으로써, 수직 및 수평 방향의 피드백 제어를 실행하는 것이 가능해진다.

이렇게 하여, 수직 및 수평 유닛(5, 7)은, 각각 가속도 센서(15, 17)와 VCM(25, 27)을 모듈화함으로써, 이들 자체가 상판(11)과 하판(21) 사이의 공간에 수용되는 소형의 구조로 되므로, 이들 수직 및 수평 유닛(5, 7)을 장착하여도, 제진 장치(1) 전체를 소형으로 할 수 있다.

이상과 같이, 사용자가 요구하는 성능을 구비한, 소형이며 또 저가인 제진 장치(1)를 제공하는 것이 가능해진다.

(그 밖의 실시예)

본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않으며, 그 정신 또는 주요한 특징으로부터 일탈하는 일없이 다른 여러 가지 형태로 실시할 수 있다.

상기 실시예에서는, 상판(11), 하판(21), 스프링 유닛(3), 수직 유닛(5), 수평 유닛(7) 및 제어 유닛(9)을 볼트 체결하도록 하나, 이른바 원터치 삽입식의 연결 구조를 채용하여도 된다.

또한, 상기 실시예에서는, 제진 장치(1)를 4개 이상 이용하여, 정밀 기기(31)를 제진 지지하는 예를 나타내나, 이에 한정되지 않으며, 지지구조가 불안정하게 되지 않은 한, 즉, 제진 장치(1)는 3개 이상이면 정밀 기기(31)를 제진 지지하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 실시예에서는, 수직 유닛(5) 및 수평 유닛(7)과 제어 유닛(9)을 배선으로 접속하나, 이에 한정되지 않으며, 와이어 리스로 하는 것도 가능하다.

또한, 상기 실시예에서는, 스프링 유닛(3), 수직 유닛(5), 수평 유닛(7) 및 제어 유닛(9)의 4개 유닛을 평면적으로 2행 2열로 배치하나, 이에 한정되지 않으며, 다른 유닛을 조합하여도 되며, 조합하는 유닛의 수에 따라서는, 예를 들어, 평면적으로 2행 3열로 배열해도 된다.

또한, 상기 실시예에서는, 수동식 레벨링 기구를 채용하나, 소형화 및 저비용화를 저해하지 않는다면, 이에 한정되지 않으며, 예를 들어, 소형의 전동모터 등을 이용한 자동 레벨 조정 기구를 채용하여도 된다.

이와 같이, 전술의 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안 된다. 또한, 특허청구 범위의 균등범위에 속하는 변형이나 변경은, 모두 본 발명의 범위 내의 것이다.

[산업상 이용 가능성]

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 기기가 탑재되는 정반을 기초에 대해 제진 지지하기 위한 제진 장치 등에 대해 유용하다.

1 : 제진 장치 3 : 스프링 유닛(수동형 제진 장치)
5 : 수직 유닛(제 1 제어력 부가 장치)
7 : 수평 유닛(제 2 제어력 부가 장치)
9 : 제어 유닛(제어 장치) 11 : 상판
13 : 코일 스프링 15 : 수직 가속도 센서(제 1 진동 센서)
17 : 수평 가속도 센서(제 2 진동 센서)
21 : 하판
25 : 수직 보이스 코일 모터(제 1 액추에이터)
27 : 수평 보이스 코일 모터(제 2 액추에이터)
31 : 정밀 기기(기기) 35 : 제 1 하우징(하우징)
37 : 제 2 하우징(하우징) 41 : 정반
51 : 바닥(기초) 60 : 요크(고정자)
62 : 폴 피스(고정자) 64 : 자석(고정자)
68 : 코일(가동자) 78 : 보빈(가동자)
80 : 다이어프램(고무 탄성체)

Claims (9)

1. 정반(定盤)을 지지하는 상판과, 기초에 탑재되는 하판과, 상기 상판과 상기 하판 사이에서 이들 양판에 장착되고, 상기 정반에 탑재되는 기기를 상기 기초에 대해 코일 스프링에 의해 제진 지지하는 수동형 제진 장치를 구비한 제진 장치에 있어서,
   상기 기기의 수직 방향 진동을 검출하기 위한 제 1 진동 센서와, 상기 기기에 대해 수직 방향의 제어력을 부가하기 위한 제 1 액추에이터가 모듈화된 제 1 제어력 부가 장치, 및 상기 기기의 수평 방향 진동을 검출하기 위한 제 2 진동 센서와, 상기 기기에 대해 수평 방향의 제어력을 부가하기 위한 제 2 액추에이터가 모듈화된 제 2 제어력 부가 장치 중 적어도 하나가 상기 상판과 상기 하판 사이의 공간에 수용되고 또한 상기 수동형 제진 장치에 인접하도록, 상기 상판에 대해 착탈 가능하게 장착되도록 구성되며,
   상기 제 1 제어력 부가 장치는, 상기 제 1 진동 센서를 그 축이 수직 방향을 향한 상태에서 수용하고, 또한 상기 제 1 진동 센서의 하측에 상기 제 1 액추에이터를 수용하기 위한 하우징을 가지며,
   상기 제 1 액추에이터는, 상기 하우징을 개재하여 상기 상판에 고정되는 고정자와, 상기 고정자에 대해 수직 방향으로 왕복 운동하여, 상기 하판에 접함으로써 상기 기기에 수직 방향의 제어력을 부가하는 가동자를 가지며,
   상기 고정자와 상기 가동자가 고무 탄성체에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는
   제진 장치.
2. 삭제
3. 정반을 지지하는 상판과, 기초에 탑재되는 하판과, 상기 상판과 상기 하판 사이에서 이들 양판에 장착되고, 상기 정반에 탑재되는 기기를 상기 기초에 대해 코일 스프링에 의해 제진 지지하는 수동형 제진 장치를 구비한 제진 장치에 있어서,
   상기 기기의 수직 방향 진동을 검출하기 위한 제 1 진동 센서와, 상기 기기에 대해 수직 방향의 제어력을 부가하기 위한 제 1 액추에이터가 모듈화된 제 1 제어력 부가 장치, 및 상기 기기의 수평 방향 진동을 검출하기 위한 제 2 진동 센서와, 상기 기기에 대해 수평 방향의 제어력을 부가하기 위한 제 2 액추에이터가 모듈화된 제 2 제어력 부가 장치 중 적어도 하나가 상기 상판과 상기 하판 사이의 공간에 수용되고 또한 상기 수동형 제진 장치에 인접하도록, 상기 상판에 대해 착탈 가능하게 장착되도록 구성되며,
   상기 제 2 제어력 부가 장치는, 상기 제 2 진동 센서를 그 축이 수평 방향을 향한 상태에서 수용하고, 또한 상기 제 2 진동 센서의 하측에 상기 제 2 액추에이터를 수용하기 위한 하우징을 가지며,
   상기 제 2 액추에이터는, 상기 하우징을 개재하여 상기 상판에 고정되는 고정자와, 상기 고정자에 대해서 상기 제 2 진동 센서의 축방향과 평행하게 왕복 운동하여, 상기 수동형 제진 장치에 접함으로써 상기 기기에 수평 방향의 제어력을 부가하는 가동자를 가지며,
   상기 고정자와 상기 가동자가 고무 탄성체에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는
   제진 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 제어력 부가 장치는, 상기 제 2 진동 센서를 그 축이 수평 방향을 향한 상태에서 수용하고, 또한 상기 제 2 진동 센서의 하측에 상기 제 2 액추에이터를 수용하기 위한 하우징을 가지며,
   상기 제 2 액추에이터는, 상기 하우징을 개재하여 상기 상판에 고정되는 고정자와, 상기 고정자에 대해서 상기 제 2 진동 센서의 축방향과 평행하게 왕복 운동하여, 상기 수동형 제진 장치에 접함으로써 상기 기기에 수평 방향의 제어력을 부가하는 가동자를 가지며,
   상기 고정자와 상기 가동자가 고무 탄성체에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는
   제진 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어력 부가 장치를 제어하기 위한 제어 장치를, 상기 상판과 상기 하판 사이의 공간에 수용되도록 상기 하판에 대해 착탈하는 것이 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는
   제진 장치.
6. 삭제
7. 제 3 항에 있어서,
   상기 제어력 부가 장치를 제어하기 위한 제어 장치를, 상기 상판과 상기 하판 사이의 공간에 수용되도록 상기 하판에 대해 착탈하는 것이 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는
   제진 장치.
8. 제 4 항에 있어서,
   상기 제어력 부가 장치를 제어하기 위한 제어 장치를, 상기 상판과 상기 하판 사이의 공간에 수용되도록 상기 하판에 대해 착탈하는 것이 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는
   제진 장치.
9. 제 5 항, 제 7 항 및 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 수동형 제진 장치와 상기 제 1 및 제 2 제어력 부가 장치와 상기 제어 장치가 상기 상판과 상기 하판 사이의 공간에 평면적으로 2행 2열로 배치되는 것을 특징으로 하는
   제진 장치.

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