JP2000314442A - アクティブ制振装置 - Google Patents
アクティブ制振装置Info
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Abstract
質量体で効果的に制振できるようにする 【解決手段】制振対象物2に固定するベースプレート3
に腕7,7を揺動自在に軸支し、該腕7,7の先端部に
質量体8を取り付けて制振対象物2を制振する振動振り
子4を構成する。更に、圧電素子の積層体より成るアク
チュエータ14の一端部を前記腕7,7に沿わせて移動
自在に取付け、他端部を前記ベースプレート3に連結す
る。制御対象物2に振動を検出すべく振動検出センサ2
1を設け、前記振動検出セン21の出力を演算処理して
前記振動対象物2の振動数、周期を求め、該演算結果に
基づいて前記制振対象物2の振動を制振する前記アクチ
ュエータ14の周期、位相角を求め、この周期、位相角
に対応する駆動信号を前記静電アクチュエータ14に出
力するコントローラ23を設ける。
Description
に関するものであり、特に、小型・軽量の質量体を有す
る振動振り子により、パッシブ及びアクティブ制振を行
うアクティブ制振装置に関するものである。
象物の振動を抑制する技術として、制振対象物の振動
の腹にマス(質量体)を配置し、マスにより振動を抑制
するもの、制振対象物の振動面をリブ、スティフナ等
の補強材によって剛性を高め、共振点を常用周波数帯域
より移行することによって共振を防止するもの、制振
対象物にばね、質量体より成る動吸振器を取付け、該質
量体の振動による振動エネルギの吸収によって振動対象
物の振動を制振するもの等、各種のパッシブ制振装置が
知られている。
大きな制振対象物を制振するには、前記マスの重量はよ
り重く、剛性はより大きくせざるを得ず、装置の大型
化、専有スペースの増大は否めない。
り検出し、この検出信号に基づいて振動振り子を逆位相
に振動させ、その慣性反力によって制振するアクティブ
制振装置で制振することが想定されるが、アクチュエー
タとしては大型で高出力のリニアモータ、あるいはサー
ボモータ、油圧のモータ等を使用せざるを得ず、上述の
小型、省スペース化についての対応が困難である。ま
た、質量体の質量は一定であり、振動振り子全体のばね
定数も一定であるため、高次の共振や、ローカルな共振
現象の全てに対応することは困難となる。
型、省スペース化を達成し、制振対象物の固有振動数に
対応した制振を可能とするために解決せられる技術的課
題が生じて来るのであり、本発明は該課題を解決するこ
とを目的とする。
するために提案せられたものであり、制振対象物に固定
するベースプレートに腕を揺動自在に軸支し、該腕の先
端部に質量体を取り付けて制振対象物を制振するための
振動振り子を構成する一方、前記腕と前記ベースプレー
トとを振動子により連結し、前記振動子による前記振動
振り子の強制振動により前記制振対象物を制振するよう
に構成したアクティブ制振装置を提供し、更に、前記べ
ースプレートと腕とを連結する前記振動子を、前記制振
対象物の固有振動数で共振する弾性体を介して連結した
アクティブ制振装置を提供し、更に、又、前記腕及びベ
ースプレートに、前記振動子及び前記弾性体を腕長手方
向に沿わせて移動自在に案内するガイド部を夫々形成
し、各ガイド部に夫々振動子及び前記弾性体を固定する
固定部を設けたアクティブ制振装置を提供するものであ
る。 又、前記制振対象物の振動を検出する第1の振動
検出センサと、該振動検出センサの出力値を演算して該
振動対象物の振動の周期を演算すると共に、該振動の周
期に基づいて前記制振対象物の振動を制振する制振周期
及び位相差を演算し、該制振周期及び位相差に対応した
駆動信号を前記振動子に出力するコントローラとを備え
たアクティブ制振装置を提供し、更に、前記振動振り子
の振動を検出して前記コントローラに出力する第2の振
動検出センサを設け、前記コントローラに、該第2の振
動検出センサの出力値より前記振動振り子の実振動の周
期を演算すると共に、該演算によって得られた実振動の
周期が前記制振周期から外れたときは、前記振動子に対
する前記駆動信号の周期及び位相差を制振周期に一致さ
せるべく補正制御する補正制御部を設けたアクティブ制
振装置を提供し、更に、前記振動振り子又は前記振動子
の少なくとも何れか一方に対して水平方向の強制振動の
ためのプリロードを負荷すべくプリロード負荷手段を設
けて、前記振動振り子により前記制振対象物の水平方向
の振動を制振するように構成したアクティブ制振装置を
提供し、そして、前記腕の回転支点部に支軸を一体に設
けると共に、前記ベースプレートに前記支軸を回転自在
に軸支するための軸支孔を有する軸支部を設け、該軸支
孔内面と前記支軸外周面との間に前記支軸の軸振れを規
制する弾性軸受けを介設したアクティブ制振装置を提供
するものである。
基盤の制振に適用された本発明の一実施の形態を図1乃
至図9を参照して詳述する。
アクティブ制振装置1を示し、制振対象物としての基盤
2に固定するベースプレート3を形成し、このベースプ
レート3に、制振のための振動振り子4を揺動自在に軸
支している。例えば、前記ベースプレート3に軸受部5
を設け、該軸受部5に支軸6を介して一対の腕7,7を
夫々揺動自在に支持し、これ等一対の腕7,7の他端部
に所定重量の質量体8を固設して制振のための振動振り
子4を構成している。
9,9を配設し、これら支持手段9,9により各腕7の
ガタ付きを規制している。これら支持手段9,9は、各
腕7の側面に一体に取付けられ、揺動方向には柔らかく
揺動方向と直交方向には硬い粘弾性体10,10と、前
記ベースプレート3に各粘弾性体10,10を揺動方向
に摺接させて案内する支持ブラケット11,11とから
構成されるが、この場合に、粘弾性体10,10を、粘
弾性ゴムと鋼板とを交互に積層して成る多層積層体で構
成してもよく、更に、支持ブラケット11,11との接
触面に対して摩擦係数が低く且つ、耐摩耗性が十分に高
いテフロン樹脂層等のすべり層を形成しても良い。
ラケットとの摺動抵抗は著しく低下し、腕7,7の制振
のための揺動はよりスムーズなものとなる。
前記支持部4に回転支持するための支軸6の外周面に、
径方向外方に突出する板ばね12,12,12,12を
周方向に所定間隔隔てて突設し、各板ばね12,12,
12,12を軸受部5の軸支孔13の内周面に弾性的に
摺接させる弾性軸受を構成してもよい。然るときには、
腕7,7の軸振れは各板ばね12…の先端面の支持によ
って拘束され回転方向には各板ばね12…の曲げ変形に
よって前記支軸6が弾性支持される。もちろん、よりス
ムーズな腕7,7の揺動のためには、係る弾性軸受と、
前記支持手段9,9とを併用してもよい。
えば、ピエゾ素子を直列に且つ他段に連結した応答性、
及び制御の容易な静電アクチュエータ14を用いてお
り、図1及び図2に示す如く、互いに締結する一対の締
結リング15A,15Bの一方を前記静電アクチュエー
タ14のシリンダ16の基端部外周に一体成して前記一
対の腕7,7の上面に着座可能とする一方、該一対の腕
7,7間に静電アクチュエータ14のシリンダ挿入状態
を保持して前記ベースプレート3側から前記シリンダ1
6の外周面に他方の締結リング15Bを嵌合している。
れているボルト挿入孔17に挿入したボルト18…を他
方の締結リング15Bの対応するねじ孔19…に夫々螺
入し、両締結リング15A,15Bにより、前記一対の
腕7,7を上下に挟持している。
アクチュエータ14を腕長手方向に押し出せば任意の位
置に移動し停止することが可能となると共に、ボルト1
8…の締結により任意の位置に固定することが可能とな
り、その結果として、振動振り子4の周期と振幅の変更
が可能となる。
の腕長さL,静電アクチュエータ14の支持点より質量
体8の重心までの距離lとして、アクチュエータ14の
支持点より質量体8の重心までの距離lを、質量体8の
振幅、すなわち、前記振動振り子4の振れ幅が前記基盤
2を制振する振れ幅となるようにアクチュエータ14の
位置を設定し、この位置で前記ベースプレート3に対峙
面に静電アクチュエータ14の伸縮ロッド20を固定し
た後、対応する周期、振幅で静電アクチュエータ14に
より振動振り子4を加振すれば、基盤2のアクティブ制
振が可能となる。
動数を検出して振動数に対応する周期で前記振動振り子
4を振動方向と逆方向に振動するために、前記基盤2の
振動数を検知すべく第1振動検知センサ21が設置さ
れ、更に、振動振り子4の振動数を検知すべく第2振動
検出センサ22が設置され、これら第1振動検出センサ
21及び第2振動検出センサ22の検出信号をコントロ
ーラ23の演算処理部(図示せず)に入力して処理して
いる。
ピュータ又はシーケンサから構成されており、前記第1
振動検出センサ21より出力された検出信号を演算処理
して振動対象物の振動数、周期を求め、該演算結果に基
づいて前記基盤2の振動を制振する周期、位相角を求
め、この周期、位相角に対応する駆動信号を前記静電ア
クチュエータ14に出力して前記振動振り子4を振動さ
せる。そして、前記第2振動検出センサ22の出力値に
基づく演算により前記振動振り子4の振動の実周期と実
位相差を演算し、この演算結果に基づいて、前記静電ア
クチュエータ14の駆動制御部に対する駆動信号の補正
演算を実行し、このフィーバック制御によって、制振の
精度及び信頼性を高めている。よって、質量体7の小型
化、装置全体の軽量、コンパクト化が達成される。
振装置として機能するが、パッシブ制振装置の機能を組
み込んでもよい。
ュエータ14の伸縮ロッド20と前記ベースプレート3
とを弾性体24を介して接続し、該弾性体24の固有振
動数は、制振対象物としての基盤2の固有振動数と等し
いか、又は、基盤2の固有振動数よりも適宜小さい振動
数に設定する。
振動数と等しく設定する場合は、弾性体11の共振によ
り振動が前記振動振り子4に連成し、この連成による振
動エネルギの吸収によって基盤2の振動を制振し、前記
半導体製造装置の振動を制振する。なお、弾性体24に
は、コイルばね、板ばね等の弾発手段、ゴム又はゴムと
前記弾発手段の複合体、若しくは、粘弾性体又は粘弾性
体と鋼板の積層体のいずれかが用いられる。よって、停
電時、前記静電アクチュエータ14の故障時においても
前記基盤2の制振が達成されることになり、振動による
半導体の歩留りの低下を防止することが可能となる。ま
た、弾性体24を装置に組み込んだ場合は、静電アクチ
ュエータ14の起振力は小さくて済み、また、制振のた
めの応答遅れの排除が可能となる。よって、この場合は
小型で、且つ能力の低い静電アクチュエータを使用する
ことができる。
制振するには、例えば、図5に示すように、前記ベース
プレート3に腕長手方向に沿わせて長孔25を形成し、
この弾性体24に長孔25に沿って摺動移動する断面矩
形の被案内体26を一体形成し、更に、この被案内体2
6に固定のためのボルト部27を一体形成して、ボルト
部27に、ナット28Aを螺合して締結する構造とし
て、前記振動振り子4の振幅を質量体8の質量に対応さ
せればよく、また、前記コントローラ23は、基盤2の
振動と同調する周期で前記静電アクチュエータ14を加
振するように構成すればよい。
は、更に、前記第2振動検出センサ22の出力値と第1
振動検出センサ21の検出値により、前記静電アクチュ
エータ14の振動周期を補正して基盤2の振動を停止す
るように構成すればよい。
点未満で且つ、その近傍に設定する場合には、振動が基
盤2の共振点に到達する前に、静電アクチュエータ14
ごと振動振り子7が振動する。従って、この場合には、
前記コントローラ23は、前記第1振動検出センサ21
より出力された検出信号を演算処理して振動対象物の振
動数、周期を求め、該演算結果に基づいて前記基盤2の
振動を制振する周期、位相角を求め、この周期、位相角
に対応する駆動信号を前記静電アクチュエータ14に出
力して前記振動振り子4を振動し、更に、前記第2振動
検出センサ22の出力値に基づく演算により前記振動振
り子4の振動の実周期と実位相差を演算し、この演算結
果に基づいて、前記静電アクチュエータ14の駆動制御
部に対する駆動信号の補正演算を実行するよう構成す
る。
5間に静電アクチュエータ14を介設して、アクチュエ
ータの移動のためのガイドを構成し、前記一対の締結リ
ング15A,15Bとボルト18…によって、静電アク
チュエータ14を一対の腕5,5に固定する構造とする
と、さらに、静電アクチュエータ14をこれに作用する
剪断応力から保護できる利点もある。
て、重力方向に沿った振動面に対して基盤2を制振する
場合は、前記振動振り子4及び静電アクチュエータ14
の重量それ自身が振動に対するプリロードとして働くこ
とになるが、このアクティブ制振装置1には、水平面に
沿った振動の制振に対するプリロード負荷手段は備えら
れていない。
に示す如く、前記ベースプレート3に腕7,7を挟んで
ブラケット28,28を立設し、各ブラケット28に、
腕7,7の上面又はアクチュエータ14の基端面、ある
いは一方の締結リング15A,15Aに対峙させて夫々
弾性体29を固設している。そして、該弾性体29,2
9と腕7,7又は前記アクチュエータ14の基端面、あ
るいは一方の締結リング15Aとの当接によってプリロ
ードを与えている。
は、例えば、図8に示す如く、振動振り子4の腕7,7
の支軸6外周面と軸受部4の軸支孔23の内面との間に
腕7,7の回転方向には柔らかく、回転方向と直交方向
には硬い粘弾性層30、例えば、樹脂のエラストマ、ゲ
ル、より具体的には、シリコンゴム、超塑性ゴムのエラ
ストマ、ゲルより成る粘弾性層30を全周に及んで形成
すればよく、又、図9に示す如く、支持部の軸支孔23
の内周面に前記各板ばね12の回動を夫々所定範囲規制
すべくスプライン溝31,31,31,31を形成し、
各板ばね12のねじり反力によってプリロードを負荷す
るように構成してもよく、更に又、支軸6の軸面に横断
面X型のトーションバーを連結し、軸支部5に該トーシ
ョンバーを受けてねじり変形させてもよい。
ても、水平方向のプリロードの負荷を作用させることで
きるため、基盤2に対して制振複数のアクティブ制振装
置を複数取付けて、垂直と水平の双方の制振を達成する
こと、及び、各アクティブ制振装置1の振動の周期、振
幅を変えて、広帯域の振動、高次の振動を抑制すること
ができる。
ない限り種々の改変が可能であり、また、本発明がこの
改変された発明に及ぶことは当然である。
態に詳述したように、振動子の取付け位置に応じて腕に
対する振動振り子の位置を設定して振動振り子の振れ幅
を質量体の質量に応じた振幅に増幅するように構成した
ので軽量・小型の質量体により、制振対象物の振動を効
果的に制振することができる。また、軽量・小型の質量
体の使用時には、質量体の専有スペースを削減できる。
腕とを連結する前記振動子を、前記制振対象物の固有振
動数で共振する弾性体を介して連結したので、停電時又
は振動子の故障時においても応答遅れなく振動対象物を
制振することができる。
ートに、振動子及び記弾性体を腕長手方向に沿わせて移
動自在に案内するガイド部を夫々形成し、各ガイド部に
夫々振動子及び前記弾性体を固定する固定部を設けたの
で、質量体の質量に応じて腕に対する振動子の取付け位
置の設定が自在となり、振動振り子の振れ幅を質量体の
質量に応じた振幅とすることが可能となり、また、各種
の制振対象物の固有振動数に対応して制振できる。
サの出力値を演算して該振動対象物の振動の周期を演算
すると共に、該振動の周期に基づいて前記制振対象物の
振動を制振する制振周期及び位相差を演算し、該制振周
期及び位相差に対応した駆動信号を前記振動子に出力す
るように構成したので、精度の高いアクティブ制振を実
施できる。
動の周期を演算すると共に、該演算によって得られた実
振動の周期が前記制振周期から外れたときは、前記振動
子に対する前記駆動信号の周期及び位相差を制振周期に
一致させるべく補正制御するように構成したので、制振
の信頼性を大幅に向上できる。
記振動子の少なくとも何れか一方に対して水平方向強制
振動のためのプリロードを負荷すべくプリロード負荷手
段を設けたので、取付け方向を変えるのみで、鉛直方向
と水平方向の振動を制振できる。
軸支孔内面と腕の支軸との間に支軸の軸振れを規制する
弾性軸受を介設したので、振動のための振動振り子の揺
動が円滑になり、効率の良い制振がなされる。
装置の一部破断平面図である。
C−D−E−F断面を示す図である。
造を示す側面図である。
可能するために弾性体を介設した図を示す一部破断側面
図である。
可能するための弾性体の摺動移動を可能とするための構
造を示す一部破断側面図である。
を規制するために、ベースプレートにプリロード負荷手
段を設けた一部切欠平面図である。
側面図である。
ード負荷手段を設けた側面図である。
ード負荷手段を設けた要部詳細解説側面図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 制振対象物に固定するベースプレートに
腕を揺動自在に軸支し、該腕の先端部に質量体を取り付
けて制振対象物を制振するための振動振り子を構成する
一方、前記腕と前記ベースプレートとを振動子により連
結し、前記振動子による前記振動振り子の強制振動によ
り前記制振対象物を制振するように構成したことを特徴
とするアクティブ制振装置。 - 【請求項2】 前記べースプレートと腕とを連結する前
記振動子を、前記制振対象物の固有振動数で共振する弾
性体を介して連結した請求項1記載の制振装置。 - 【請求項3】 前記腕及びベースプレートに、前記振動
子及び前記弾性体を腕長手方向に沿わせて移動自在に案
内するガイド部を夫々形成し、各ガイド部に夫々振動子
及び前記弾性体を固定する固定部を設けた請求項1又は
2記載のアクティブ制振装置。 - 【請求項4】 前記制振対象物の振動を検出する第1の
振動検出センサと、該振動検出センサの出力値を演算し
て該振動対象物の振動の周期を演算すると共に、該振動
の周期に基づいて前記制振対象物の振動を制振する制振
周期及び位相差を演算し、該制振周期及び位相差に対応
した駆動信号を前記振動子に出力するコントローラとを
備えた請求項1,2,又は3記載のアクティブ制振装
置。 - 【請求項5】 前記振動振り子の振動を検出して前記コ
ントローラに出力する第2の振動検出センサを設け、前
記コントローラに、該第2の振動検出センサの出力値よ
り前記振動振り子の実振動の周期を演算すると共に、該
演算によって得られた実振動の周期が前記制振周期から
外れたときは、前記振動子に対する前記駆動信号の周期
及び位相差を制振周期に一致させるべく補正制御する補
正制御部を設けた請求項1,2,3又は4記載のアクテ
ィブ制振装置。 - 【請求項6】 前記振動振り子又は前記振動子の少なく
とも何れか一方に対して水平方向の強制振動のためのプ
リロードを負荷すべくプリロード負荷手段を設けて、前
記振動振り子により前記制振対象物の水平方向の振動を
制振するように構成した請求項1,2,3,4又は5記
載のアクティブ制振装置。 - 【請求項7】 前記腕の回転支点部に支軸を一体に設け
ると共に、前記ベースプレートに前記支軸を回転自在に
軸支するための軸支孔を有する軸支部を設け、該軸支孔
内面と前記支軸外周面との間に前記支軸の軸振れを規制
する弾性軸受けを介設した請求項1,2,3,4,5又
は6記載のアクティブ制振装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11125260A JP2000314442A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | アクティブ制振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11125260A JP2000314442A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | アクティブ制振装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000314442A true JP2000314442A (ja) | 2000-11-14 |
Family
ID=14905695
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11125260A Pending JP2000314442A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | アクティブ制振装置 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000314442A (ja) |
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