JP2001271871A

JP2001271871A - アクティブ防振装置

Info

Publication number: JP2001271871A
Application number: JP2000088542A
Authority: JP
Inventors: Masashi Yasuda; 正志安田
Original assignee: Tokkyokiki Corp
Current assignee: Tokkyokiki Corp
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2001-10-05

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量化および小型化を図る。【解決手段】付加制御質量体６３の上下に空気ばね６
４、６５を配し、センサ５９からのフィードバック信号
により空気ばね６４の空気量をサーボバルブ６６ａで制
御し、付加制御質量体６３が振動しないようにする。空
気ばね６４が振動源６２と付加制御質量体６３との緩衝
部材としてのほか付加制御質量体６３に制振力を与える
部材としても機能するので、これらを別々に設ける場合
と比較して小型且つ軽量にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブ防振装
置に関し、特に小型且つ軽量なアクティブ防振装置に関
する。ここで、「防振」とは、振動源となる機器からそ
の支持体への力の伝達を遮断することを意味し、床その
他の支持体からこれに支持された振動を嫌う機器に伝播
するのを抑制することを意味する「除振」とは異なる概
念である。

【０００２】

【従来の技術】エンジンなどの振動体（振動源）が発生
する振動力がその支持体に伝達されないようにするため
の防振装置として、パッシブ防振装置が知られている。
パッシブ防振装置は、弾性作用および減衰作用（ダンパ
作用）を有する緩衝部材からなり、振動源とその支持体
との間に配置される。このようにして形成されたパッシ
ブ防振系の固有振動数は、振動源の振動数よりも低くな
るように設計される。しかしながら、パッシブ防振装置
には、振動源の振動数が非常に低い場合や、振動源に衝
撃振動が加えられた場合に、固有振動数付近の振動を増
幅して支持体に伝えてしまうという問題がある。

【０００３】そのため、近年、アクチュエータを備えた
アクティブ防振装置の開発が盛んに行われている。かか
るアクティブ防振装置の一種として、振動源と支持体と
の間に中間質量体を配置するようにしたものが特開平１
０−２５２８２０号公報に記載されている。特開平１０
−２５２８２０号公報に記載のアクティブ防振装置の概
略的な構造を図１７に示す。

【０００４】図１７に示すアクティブ防振装置は、ばね
要素２１１およびダンパ要素２１２を介して支持体２０
１と接続され且つばね要素２２１およびダンパ要素２２
２を介して振動源２０２と接続された中間質量体２０３
と、中間質量体２０３の振動を検出するセンサ２０４
と、センサ２０４の検出信号が入力されるコントローラ
２０５と、中間質量体２０３にだけ結合されているとと
もにコントローラ２０５からの制御信号に基づいて中間
質量体２０３の振動を相殺する制振力を与えるアクチュ
エータ２０６とを有している。このように構成されたア
クティブ防振装置によると、アクチュエータ２０６によ
って中間質量体２０３の振動を抑制することで支持体２
０１の振動を防止することができるので、振動源２０２
の振動数が非常に低い場合や振動源２０２に衝撃振動が
加えられた場合であっても支持体２０１の良好な防振を
行うことが可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載されたアクティブ防振装置において、中間質量
体２０３にだけ結合されたアクチュエータ２０６から中
間質量体２０３に制振力を及ぼすためには、アクチュエ
ータ２０６がそれ自体で質量を有しているアクティブ動
吸振器である必要がある（上記公報に係る発明の特許法
第３０条第１項適用申請の根拠とされた「第３９回自
動制御連合講演会」の予稿集１９１ページ参照）。その
ため、アクチュエータ２０６は比較的大型となり、これ
に伴ってアクティブ防振装置も大型化してしまい、その
構造が複雑になり、しかも低コストで製造することがで
きないという問題が生じてしまう。

【０００６】そこで、本発明の目的は、比較的小型であ
って構造が簡単であり、低コストで製造することが可能
な中間質量体を有するアクティブ防振装置を提供するこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１のアクティブ防振装置は、振動体と支持体
との間に配置される中間質量体と、前記中間質量体の前
記振動体側に設けられた第１の緩衝部材と、前記中間質
量体の前記支持体側に設けられた第２の緩衝部材と、前
記中間質量体に与えられる制振力を制御することが可能
であって、前記振動体および前記中間質量体の間に配置
されて両者を結合する結合部分を有する制振力制御手段
とを備えていることを特徴とするものである。

【０００８】請求項１によると、制振力制御手段が振動
体および中間質量体の間に配置されて両者を結合する結
合部分を有しているので、中間質量体に制振力を与える
際に振動体の慣性力を制振力の源として中間質量体に制
振力を与えると同時に振動体にその反力を与えることが
可能となり（つまり、結合部分は、制御反力を振動体に
負担させることになる）、制振力制御手段のうち結合部
分自体が質量を有していなくてもよくなる。そのため、
第１の緩衝部材と結合部分とを共通部材で形成すること
ができるようになり、アクティブ防振装置が比較的軽量
且つ小型で構造が簡略化されたものとなって、低コスト
での製造が可能になる。

【０００９】なお、請求項１において、第１の緩衝部材
および第２の緩衝部材は、弾性作用および減衰作用をと
もに有するものであることが好ましい。また、振動体と
しては、エンジン、ポンプ、ファンなどの回転機械、プ
レス機や鍛造機などの衝撃機械だけでなく、歩行者、エ
アロビクスなどの衝撃性振動体（或いはこれらと直接的
に接触して振動が伝えられる部材）などどのようなもの
であってもよい。本発明によると、特に従来のパッシブ
防振装置では有効な防振をすることが難しかった衝撃性
振動体に対して効果的な防振を行うことができる。

【００１０】ここで、請求項１のアクティブ防振装置の
４つのモデル（本発明はこれら４つのモデルに限定され
るものではない）について、その概略的な構成を示す図
１〜図４に基づいて順次説明する。図１に示す＜モデル
１＞は、振動源２の鉛直方向の振動が床などの支持体１
に伝わるのを防止することを目的とした振動絶縁装置で
あって、その結合部分６は第１の緩衝部材（ばね要素２
１および減衰要素２２）と並列に配置されている。支持
体１と振動源２との間には、中間質量体としての付加制
御質量体３が配置されている。付加制御質量体３は、鉛
直方向に変位可能なばね要素１１および減衰要素１２か
らなる第２の緩衝部材を介して支持体１と結合されてい
る。また、付加制御質量体３は、鉛直方向に変位可能な
ばね要素２１および減衰要素２２からなる第２の緩衝部
材を介して振動源２と結合されている。

【００１１】また、振動源２と付加制御質量体３との間
には、付加制御質量体３に与えられる制振力を鉛直方向
に制御することができるとともに、振動源２および付加
制御質量体３の両方と結合された結合部分６が設けられ
ている。鉛直方向についての制振力を発生する結合部分
６は、付加制御質量体３に取り付けられたセンサ４、お
よび、センサ４からの振動加速度を表すフィードバック
信号を受け取るコントローラ５とともに制振力制御手段
を構成している。なお、制振力制御手段は、振動源２に
取り付けられて、その振動加速度を表すフィードフォワ
ード信号またはフィードバック信号を発生するセンサ
７、および／または、支持体１に取り付けられて、その
振動加速度を表すフィードバック信号を発生するセンサ
８をさらに有していてもよい。

【００１２】結合部分６は、センサ４からの振動加速度
を表すフィードバック信号（センサ７、８からの振動加
速度を表すフィードフォワード信号および／またはフィ
ードバック信号を加算してもよい）に基づいてコントロ
ーラ５で生成された制御信号によって、付加制御質量体
３の振動を消去するような制振力を付加制御質量体３に
与えるように動作する。その結果、付加制御質量体３の
振動が抑制されて、支持体１に振動が伝えられるのを効
果的に防止することができる。

【００１３】このように、制振力制御手段の結合部分６
は、ばね要素２１および減衰要素２２と同様に、振動源
２および付加制御質量体３の両方に結合されている。そ
のため、結合部分６自体が質量を有していなくとも、振
動源２の慣性力を付加制御質量体３への制振力の源とす
ることができる。よって、結合部分６をばね要素２１お
よび減衰要素２２と共通部材とし、その弾性係数および
減衰係数を制御することによって付加制御質量体３の振
動をほぼ消去することが可能である。従って、請求項１
によると、結合部分６とばね要素２１および減衰要素２
２とを別体として設ける必要がなくなり、アクティブ防
振装置を比較的軽量且つ小型で構造が簡略化されたもの
とすることができて、これを低コストで製造することが
できるようになる。

【００１４】図２に示す＜モデル２＞は、振動源２の鉛
直方向の振動が支持体１に伝わるのを防止することを目
的とした振動絶縁装置であって、結合部分６が第１の緩
衝部材のうちのばね要素２１および減衰要素２２と並列
に、互いに並列に配置されたばね要素２３および減衰要
素２４と直列に配置されている。

【００１５】このモデルは、結合部分６が例えばピエゾ
（圧電）素子や超磁歪素子などの固体素子からなる場合
に、大きな制振力を発生させるために用いて好適であ
る。なぜなら、固体素子は変位アクチュエータであっ
て、その変位量とこれに直列な弾性要素のばね定数との
積で制振力が決定され、振動源２の重量が大きくなると
＜モデル１＞では適切な大きさの制振力が得られなくな
るからである。

【００１６】図３に示す＜モデル３＞は、振動源２の水
平方向の振動が支持体１に伝わるのを防止することを目
的とした振動絶縁装置であって、第１および第２の緩衝
部材であるばね要素４１、５１、減衰要素４２、５２が
水平方向に変位可能に配置されており、結合部分３６が
水平方向についての制振力を発生する点においてのみ図
１の＜モデル１＞と相違している。

【００１７】通常、水平方向の制振を行うには、振動源
２の重量を支持するために、結合部分３６とは並列にば
ね要素５１および減衰要素５２が不可避的に別体として
配置される。鉛直および水平方向の同時制御を行うとき
も同様である。このとき、必要な制振力の大きさは増大
することになり、３次元の制御を考える場合には、制御
軸と直交する方向の弾性要素は極力小さなパラメータに
なるように工夫する必要がある。固体素子を利用すると
きには、弾性体を素子と直列に配置して用いる。

【００１８】図４に示す＜モデル４＞は、振動源２の水
平方向の振動が支持体３に伝わるのを防止することを目
的とした振動絶縁装置であって、第１の緩衝部材である
ばね要素５３および減衰要素５４が並列に接続されてい
るとともにこれらが結合部分３６と直列に接続されてい
る点においてのみ図３の＜モデル３＞と相違している。

【００１９】図５は、本発明による防振効果の一例を説
明するためのグラフである。図５において、曲線Ａは中
間質量体が付加されておらず、振動源だけが存在すると
きの支持体への振動伝達特性を表しており、曲線Ｂは振
動源と支持体との間に中間質量体を付加してこれに対す
る制御を行わないときの支持体への振動伝達特性を表し
ており、曲線Ｃは振動源と支持体との間に中間質量体を
付加してこれに対して適切な制御を行ったときの支持体
への振動伝達特性を表している。

【００２０】曲線Ｂは共振点が２つ現れる二重防振系を
示しており、一部の周波数では曲線Ａよりも振動が大き
くなっている。しかしながら、中間質量体の振動加速度
を表すフィードバック信号に基づいて結合部分を駆動
し、中間質量体の振動を抑制することによって、曲線Ｃ
に示すように支持体の振動を大幅に低下させることが可
能となる。

【００２１】なお、必ずしも必要ではないが、中間質量
体からのフィードバック信号に加えて、センサ７からの
振動源２の振動加速度を表すフィードバック信号または
フィードフォワード信号に基づいて結合部分を駆動する
と、制御の自由度が大きくなって、支持体１の振動をよ
り一層低下させることができる。

【００２２】また、支持体１に取り付けられたセンサ８
をコントローラ５での制御に用いることで、より一層防
振効果を高めることができる。つまり、センサ８からの
フィードバック信号は、例えば支持体１の共振点での増
幅情報などの支持体１の動特性情報を含んでおり、その
ためこのフィードバック信号を制御に用いることで、支
持体１の共振による増幅に起因した付加制御質量体３の
振動を取り除くことが可能となる。

【００２３】なお、このような制御を実現するためには
必ずセンサ８が必要になるものではなく、支持体１の動
特性情報が予め分かっている場合には、それに基づいて
センサ４からのフィードバック信号に重みを付けた制御
を行えば、センサ８を用いたときと同等の効果を得るこ
とが可能である。また、振動源２についてもこれと同様
の事項が当てはまり、センサ７を用いずに振動源２の動
特性情報に基づいてセンサ４からのフィードバック信号
に重みを付けた制御を行うようにしてもよい。

【００２４】また、例えば地震などのために支持体１に
大きな振動が発生した場合、上述したような通常の制御
では、振動源２から中間質量体３に振動が伝えられるの
を防止することが前提となっているため、支持体１に起
因した中間質量体３の振動が外乱となって好適に中間質
量体３を制御することができなくなる。そのため、支持
体１から中間質量体３までの伝達関数を用いて伝達量を
予測し、支持体１の振動に起因する中間質量体３の振動
を補償することに基づいて結合部分を制御することが好
ましい。このとき、例えば、支持体１の振動と振動源２
の振動とを比較して、両者の間に有意な差がある場合
に、このような制御を行うようにしてもよい。

【００２５】本発明においては、前記結合部分が前記第
１の緩衝部材との共通部材として形成された空気ばねで
あってもよい。このとき、前記空気ばねが前記中間質量
体に対して鉛直方向の制振力を与えることが好ましい。
なぜなら、空気ばねは圧力を変更するだけで容易に振動
源の静荷重を支持することができ、後述する圧電素子や
リニアモータのように静荷重を支持しておくために常に
電流を消費することがなく、そのため発熱による温度上
昇が生じることもないからである。

【００２６】また、本発明においては、前記結合部分が
前記第１の緩衝部材との共通部材として形成された、電
歪素子（例えば圧電素子）または磁歪素子（超磁歪素子
を含む）といった固体アクチュエータであってもよい。
このとき、前記電歪素子および磁歪素子が前記中間質量
体に対して水平方向の制振力を与えることが好ましい。
なぜなら、これらえは高周波数域での制振特性に優れて
おり、しかも、水平方向であれば常に静荷重を支持して
おく必要がないため小型省スペースにすることができる
からである。

【００２７】また、本発明においては、前記結合部分が
前記第１の緩衝部材との共通部材として形成されたリニ
アモータであってよい。リニアモータは中間質量体と振
動源とを非接触で結合することができるので、これらに
動的な変化を与えることなく制振力を加えることができ
るという利点がある。このとき、前記リニアモータが前
記中間質量体に対して水平方向の制振力を与えることが
好ましい。なぜなら、リニアモータは高周波数域での制
振特性に優れており、しかも、水平方向であれば常に静
荷重を支持しておく必要がなくため電流消費も少なくて
済み、さらに、弾性を持たないために伝達振動を増大さ
せてしまうことがないからである。

【００２８】また、本発明においては、前記制振力制御
手段が、互いに交差する２方向または同一平面内にない
互いに交差する３方向の制振力を前記中間質量体に対し
て与えることが可能に構成されていてよい。これによる
と、例えばＸＹ方向についていわゆる２軸制御またはＸ
ＹＺ方向についていわゆる３軸制御を行うことができ
る。

【００２９】また、本発明においては、上述したような
アクティブ防振装置が複数組み合わされていてもよい。
これによると、複数のアクティブ防振装置を適宜用いる
ことで、任意の多次元多自由度の制御が可能となる。例
えば３軸制御を行う場合には、同一平面内にない互いに
交差する３方向の制振力を前記中間質量体に対して与え
ることが可能なアクティブ防振装置を３個所に配置する
ことにより、制御対象の３次元６自由度でのより高精度
な制振制御が可能となる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照しつつ説明する。

【００３１】図６は、本発明の第１の実施の形態にかか
るアクティブ防振装置の使用状態を説明するための側面
方向の概略図である。図６において、本実施の形態のア
クティブ防振装置６０は、支持体６１と鉛直方向に振動
する振動源６２との間に配置された中間質量体である付
加制御質量体６３と、付加制御質量体６３の振動源６２
側に設けられた空気ばね６４（第１の緩衝部材、結合部
分）と、付加制御質量体６３を挟んで空気ばね６４と対
向する位置にある空気ばね６５（第２の緩衝部材）と、
空気ばね６５を支持する台座６１ｂと、ともに台座６１
ｂに支持された変位センサ５９ｂおよびメカニカルレベ
ラー５９ｃとを有している。空気ばね６４、６５は、内
圧の変化によって伸張収縮が可能であって、弾性作用お
よび減衰作用を有している。

【００３２】空気ばね６４には、電気的に開閉可能であ
って、空気ばね６４の内圧を動的に制御することが可能
なサーボバルブ６６ａを介して、空気ばね６４への空気
の供給源としてのコンプレッサ６７が接続されている。
また、空気ばね６５およびメカニカルレベラー５９ｃに
は、メカニカル三方弁やレギュレータなどのレベリング
バルブ６６ｂを介してコンプレッサ６７が接続されてい
る。空気ばね６５の内圧はレベリングバルブ６６ｂによ
って予め一定値に調整されている。

【００３３】変位センサ５９ｂは、通常ギャップセンサ
と呼ばれる渦電流を利用した相対変位計である。電位セ
ンサ５９ｂは、その上側面と振動源６２との間の間隙距
離ｈを検出し、その目標値との差を制御誤差としてコン
トローラ６８に出力する。

【００３４】付加制御質量体６３には、その振動加速度
を検出するためのセンサ５９が貼り付けられており、セ
ンサ５９の出力信号はフィードバック信号としてセンサ
アンプを含むコントローラ６８に送られる。コントロー
ラ６８は、センサ５９の出力信号に基づいて、付加制御
質量体６３の振動を除去するような制振力を空気ばね６
４が発生するようにサーボバルブ６６ａを開閉させる制
御信号を生成し、その制御信号をサーボバルブドライバ
６９に出力する。コントローラ６８は、センサ５９側か
ら順に、前置処理器、Ａ／Ｄ変換器、マトリックス演算
器、フィルタ演算器、マトリックス演算器、Ｄ／Ａ変換
器が配列されたものであってよい。

【００３５】制御信号は、付加制御質量体６３の励振力
とは逆方向の制振力を空気ばね６４、６５が発生するよ
うに、例えば周波数重み付け最適制御によって生成する
ことができる。この制御信号に応じてサーボバルブドラ
イバ６９によってサーボバルブ６６ａまたはレベリング
バルブ６６ｂを開閉させることで、空気ばね６４、６５
の弾性係数および減衰係数を変化させることができ、そ
の結果として付加制御質量体６３の振動が除去され、支
持体６１に振動が伝達されるのを防止することができ
る。

【００３６】本実施の形態において、レベル制御（アク
ティブ防振制御）は、空気ばね６４、６５のどちらが受
け持ってもよい。レベリングバルブ６６ｂは制御性能と
しては応答が遅いものの、メカニカル方式のものとする
と安価にすることができる。一方サーボバルブ６６ａは
高速応答して制御も正確であるが比較的高価である。以
下、いくつかの場合を例示する。

【００３７】(1) 空気ばね６５は静圧だけ、つまりレベ
リングバルブ６６ｂをマニュアルで設定した一定の圧力
で空気ばね６５により付加制御質量体６３を浮上させ、
レベル制御は変位センサ５９ｂの検出結果に基づいてサ
ーボバルブ６６ａで行う。 (2) レベリングバルブ６６ｂを電空レギュレータや比例
弁のようなものにして、変位センサ５９ｂの出力信号に
基づいてサーボバルブ６６ａおよびレベリングバルブ６
６ｂの両方でレベル制御を行う。 (3) メカニカルレベラ５９ｃを用いてレベリングバルブ
６６ｂでレベル制御をする。空気ばね６４は一定圧で浮
上させる。サーボバルブ６６ａはその一定圧分をバイア
スとし、それにセンサ５９の振動信号のみを加算して制
御する。 (4) 上記(3) に変位センサ５９ｂの出力信号を追加して
空気ばね６４をさらに位置制御してもよい。

【００３８】このように、本実施の形態において、制振
力制御手段は、空気ばね６４、６５、センサ５９、コン
トローラ６８、サーボバルブドライバ６９、および、サ
ーボバルブ６６ａ、レベリングバルブ６６ｂ，変位セン
サ５９ｂ、メカニカルレベラ５９ｃから構成されてい
る。このうち、空気ばね６４は、振動源６２と結合され
ているとともに付加制御質量体６３とも結合されている
ので、振動源６２と付加制御質量体６３との間で緩衝作
用を行う第１の緩衝部材として機能する。また、それに
加えて、空気ばね６４は、振動源６２に制振力を付与す
る結合部分としても機能する。つまり、本実施の形態で
は、従来のように、付加制御質量体６３に制振力を与え
るための部材を空気ばね６４のほかに別途設ける必要が
ない。

【００３９】従って、本実施の形態のアクティブ制振装
置は、上述した特開平１０−２５２８２０号公報の装置
よりも小型であって装置全体の省スペース化が可能であ
るとともに、簡単な構造であるために低コストで製造可
能である。

【００４０】また、本実施の形態では、空気ばね６４が
付加制御質量体６３に対して鉛直方向の制振力を与える
ように構成されているので、空気ばね６４の内圧を変更
するだけで容易に振動源６２の静荷重を支持することが
でき、後述する圧電素子やリニアモータのように静荷重
を支持しておくために常に電流を消費することがなく、
そのため発熱による温度上昇が生じることもないという
利点がある。

【００４１】本実施の形態において、空気ばね６４、６
５としては、ベローズ形、ローリングシール形、ダイヤ
フラム形など公知のものをいずれも使用することができ
る。例えば、空気ばね６４として、制御軸に直交する方
向のばね剛性が大きいローリングシール形を用いる場合
には、空気ばね６５の代わりに積層ゴムなどの弾性要素
を直列に配置することが好ましい（図８参照）。

【００４２】次に、本発明の第２の実施の形態につい
て、図７を参照して説明する。

【００４３】図７（ａ）は、本発明の第２の実施の形態
にかかるアクティブ防振装置の使用状態を説明するため
の側面方向の概略図であり、図７（ｂ）は平面方向の概
略図である。これらの図面において、図６で説明した第
１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を用いるもの
とし、本実施の形態では詳細な説明を省略する。図７
（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態のアクティ
ブ防振装置７０は、支持体６１と鉛直方向に振動する振
動源７２との間に配置された中間質量体である付加制御
質量体６３と、付加制御質量体６３の振動源７２側に設
けられた空気ばね６４（第１の緩衝部材）と、付加制御
質量体６３の支持体６１側に設けられた空気ばね６５
（第２の緩衝部材）と、付加制御質量体６３の振動源７
２側に互いに対向して設けられた一対のリニアモータ７
３、７４（結合部分）とを有している。本実施の形態で
は、振動源７２の周端部が付加制御質量体６３の側面か
ら離隔した状態を保ちつつ下方に延在しており、この振
動源７２の下方延在部と付加制御質量体６３の側面との
間にリニアモータ７３、７４が配置されている。空気ば
ね６４、６５は、内圧の変化によって伸張収縮が可能で
あって、弾性作用および減衰作用を有している。

【００４４】リニアモータ７３、７４は、振動源７２と
接続されたコイルと、コイルを挟み込むようにこれと離
隔して配置されており、付加制御質量体６３と接続され
た一対の磁石とを具備するものであってよい。このよう
にリニアモータ７３、７４は付加制御質量体６３および
振動源７２の両方と結合されており、付加制御質量体６
３に対して鉛直方向の制振力を付与する。

【００４５】付加制御質量体６３には、その振動加速度
を検出するためのセンサ５９が貼り付けられており、セ
ンサ５９の出力信号はフィードバック信号としてセンサ
アンプを含むコントローラ６８に送られる。コントロー
ラ６８は、センサ５９の出力信号に基づいて、付加制御
質量体６３の振動を除去するような制振力をリニアモー
タ７３、７４が発生するような制御信号を生成し、その
制御信号をリニアドライバアンプ７６に出力する。この
制御信号に応じてリニアドライバアンプ７６によってリ
ニアモータ７３、７４を駆動することで、付加制御質量
体６３の振動が除去され、支持体６１に振動が伝達され
るのを防止することができる。

【００４６】このように、本実施の形態において、制振
力制御手段は、リニアモータ７３、７４、センサ５９、
コントローラ６８、および、リニアドライバアンプ７６
から構成されている。このうち、リニアモータ７３、７
４は、振動源７２および付加制御質量体６３に結合され
た結合部分であるとともに、両者の間で緩衝作用を施す
第１の緩衝部材でもある。本実施の形態では、第１の実
施の形態のように空気ばね６４に圧縮ガスを供給するコ
ンプレッサが不要となって構成が簡略化されるという利
点がある。

【００４７】本実施の形態のアクティブ制振装置７０に
よると、リニアモータ７３、７４において磁石とコイル
とが非接触であるので、付加制御質量体６３に動的な変
化を与えることなく制振力を加えることができるという
利点がある。また、本実施の形態のアクティブ制振装置
は、上述した特開平１０−２５２８２０号公報の装置よ
りも小型であって装置全体の省スペース化が可能である
とともに、簡単な構造であるために低コストで製造可能
である。

【００４８】本実施の形態において、リニアモータ７
３、７４としては、平面配置のものやＶＣＭ形の円形の
ものなど公知のものをいずれも使用することができる。

【００４９】次に、本発明の第３の実施の形態につい
て、図８を参照して説明する。

【００５０】図８（ａ）は、本発明の第３の実施の形態
にかかるアクティブ防振装置の使用状態を説明するため
の側面方向の概略図であり、図８（ｂ）は平面方向の概
略図である。これらの図面において、第１、第２の実施
の形態と同様の部材には同じ符号を用いるものとし、本
実施の形態では詳細な説明を省略する。図８（ａ）、
（ｂ）に示すように、本実施の形態のアクティブ防振装
置８０は、支持体６１と水平方向に振動する振動源８２
との間に配置された中間質量体である付加制御質量体８
３と、付加制御質量体８３の振動源８２側に設けられた
空気ばね６４（第１の緩衝部材）と、付加制御質量体８
３の支持体６１側に設けられた弾性体である防振ゴム８
５（第２の緩衝部材）と、付加制御質量体８３に対して
側面から水平に挿入されたピエゾ素子８６と、ピエゾ素
子８６と直列となるように付加制御質量体８３の両側に
配置された弾性体である積層ゴム８７ａ、８７ｂ（結合
部分）とを有している。本実施の形態では、振動源８２
の周端部が付加制御質量体６３の側面から離隔した状態
を保ちつつ下方に延在しており、この振動源８２の下方
延在部と付加制御質量体６３の側面との間に積層ゴム８
７ａ、８７ｂが配置されている。空気ばね６４および防
振ゴム８５は、弾性作用および減衰作用を有している。

【００５１】ピエゾ素子８６は、超磁歪素子と同様の変
位アクチュエータであって積層ゴム８７ａ、８７ｂのよ
うな弾性体と直列に配置されることにより、弾性体のば
ね定数とアクチュエータ変位との積で決められる制振力
を発生する。そして、その制振力によって振動源８２の
水平方向における制振が図られる。

【００５２】付加制御質量体８３には、その振動加速度
を検出するためのセンサ８８が貼り付けられており、セ
ンサ８８の出力信号はフィードバック信号としてセンサ
アンプを含むコントローラ６８に送られる。コントロー
ラ６８は、センサ８８の出力信号に基づいて、付加制御
質量体８３の振動を除去するような制振力をピエゾ素子
８６および積層ゴム８７ａ、８７ｂが発生するような制
御信号を生成し、その制御信号をピエゾドライバアンプ
８９に出力する。この制御信号に応じてピエゾドライバ
アンプ８９によってピエゾ素子８６を駆動することで、
付加制御質量体８３の振動が除去され、支持体６１に振
動が伝達されるのを防止することができる。

【００５３】このように、本実施の形態において、制振
力制御手段は、ピエゾ素子８６、積層ゴム８７ａ、８７
ｂ、センサ８８、コントローラ６８、および、ピエゾド
ライバアンプ８９から構成されている。このうち、ピエ
ゾ素子８６と積層ゴム８７ａ、８７ｂは、振動源８２お
よび付加制御質量体８３に結合された結合部分であると
ともに、両者の間で緩衝作用を施す第１の緩衝部材でも
ある。本実施の形態では、水平方向の制振力をピエゾ素
子８６を用いて発生させているので、高周波数域におい
て優れた制御性が得られる。また、本実施の形態のアク
ティブ制振装置は、上述した特開平１０−２５２８２０
号公報の装置よりも小型であって装置全体の省スペース
化が可能であるとともに、簡単な構造であるために低コ
ストで製造可能である。

【００５４】上述した第３の実施の形態によるアクティ
ブ防振装置において、第１の実施の形態と同様にして空
気ばね６４にサーボバルブおよびコンプレッサを接続す
るとともにセンサ５９を配置することにより、振動源８
２の鉛直方向の制振を行うようにしてもよい。これによ
り、水平１方向と鉛直１方向の２方向について制振力を
発生することができるようになる。

【００５５】このように構成されたアクティブ防振装置
を複数用いれば３次元６自由度での防振が可能になる。
この例について図９を参照して説明する。図９は、領域
９０内に４つのアクティブ防振装置８０ａ〜８０ｄが整
列配置されている。これら４つのアクティブ防振装置は
第３の実施の形態で説明したアクティブ防振装置８０に
おいて、空気ばね６４にサーボバルブおよびコンプレッ
サを接続するとともにセンサ５９を配置することによ
り、振動源８２の鉛直方向の制振をも可能としたもので
あって、鉛直方向に沿った１自由度の制振力と水平方向
の１自由度の制振力とを発生するものである。図９に描
かれた４つのアクティブ防振装置８０ａ〜８０ｄのう
ち、アクティブ防振装置８０ａ、８０ｂは、水平方向に
は図中左右方向に関する制振力のみを発生するように配
置されており、アクティブ防振装置８０ｃ、８０ｄは、
水平方向には図中上下方向に関する制振力のみを発生す
るように配置されている。

【００５６】このように４つのアクティブ防振装置８０
ａ〜８０ｄを配置し、これらが発生する制振力を適宜組
み合わせることにより、図９に示す水平面内において並
進の２自由度および回転の１自由度で合計３自由度での
制振制御を行うことが可能となる。また、空気ばね６４
による鉛直方向の制振を組み合わせると３次元６自由度
の制御が可能である。

【００５７】次に、本発明の第４の実施の形態につい
て、図１０を参照して説明する。

【００５８】図１０は、本発明の第４の実施の形態にか
かるアクティブ防振装置の使用状態を説明するための側
面方向の概略図である。この図面において、第１〜第３
の実施の形態と同様の部材には同じ符号を用いるものと
し、本実施の形態では詳細な説明を省略する。図１０に
示すように、本実施の形態のアクティブ防振装置１００
は、支持体６１と水平および垂直方向に振動する振動源
８２との間に配置された中間質量体である付加制御質量
体１０３と、付加制御質量体１０３に対して上面から鉛
直に挿入されたピエゾ素子１０４ａと、ピエゾ素子１０
４ａと振動源８２との間に配置された弾性体である積層
ゴム１０５ａと、ピエゾ素子１０４ａと直列となるよう
に付加制御質量体１０３の反対側に配置された弾性体で
ある防振ゴム８５（第２の緩衝部材）と、付加制御質量
体１０３に対して側面から水平に挿入されたピエゾ素子
１０４ｂと、ピエゾ素子１０４ｂと直列となるように付
加制御質量体１０３の両側に配置された弾性体である積
層ゴム１０５ｂ、１０５ｃとを有している。本実施の形
態では、振動源８２の周端部が付加制御質量体１０３の
側面から離隔した状態を保ちつつ下方に延在しており、
この振動源８２の下方延在部と付加制御質量体１０３の
側面との間に積層ゴム１０５ｂ、１０５ｃが配置されて
いる。

【００５９】付加制御質量体１０３には、その水平方向
の振動加速度を検出するためのセンサ１０６ａと鉛直方
向の振動加速度を検出するためのセンサ１０６ｂとが貼
り付けられており、センサ１０６ａ、１０６ｂの出力信
号はフィードバック信号としてセンサアンプを含むコン
トローラ６８に送られる。コントローラ６８は、センサ
１０６ａ、１０６ｂの出力信号に基づいて、付加制御質
量体１０３の水平および鉛直方向の振動を除去するよう
な制振力をピエゾ素子１０４ａ、１０４ｂ、積層ゴム１
０５ａ〜１０５ｃおよび防振ゴム８５が発生するような
制御信号を生成し、その制御信号をピエゾドライバアン
プ８９に出力する。この制御信号に応じてピエゾドライ
バアンプ８９によってピエゾ素子１０４ａ、１０４ｂを
駆動することで、付加制御質量体１０３の振動が除去さ
れ、支持体６１に振動が伝達されるのを防止することが
できる。

【００６０】このように、本実施の形態において、制振
力制御手段は、ピエゾ素子１０４ａ、１０４ｂ、積層ゴ
ム１０５ａ〜１０５ｃおよび防振ゴム８５、センサ１０
６ａ、１０６ｂ、コントローラ６８、および、ピエゾド
ライバアンプ８９から構成されている。このうち、ピエ
ゾ素子１０４ａ、１０４ｂと積層ゴム１０５ａ〜１０５
ｃは、振動源８２および付加制御質量体１０３に結合さ
れた結合部分であるとともに、両者の間で緩衝作用を施
す第１の緩衝部材でもある。本実施の形態では、水平お
よび鉛直方向の制振力をピエゾ素子１０４ａ、１０４ｂ
を用いて発生させているので、高周波数域において優れ
た制御性が得られる。また、本実施の形態のアクティブ
制振装置は、上述した特開平１０−２５２８２０号公報
の装置よりも小型であって装置全体の省スペース化が可
能であるとともに、簡単な構造であるために低コストで
製造可能である。

【００６１】次に、本発明の第５の実施の形態につい
て、図１１を参照して説明する。

【００６２】図１１（ａ）は、本発明の第５の実施の形
態にかかるアクティブ防振装置の使用状態を説明するた
めの側面方向の概略図であり、図１１（ｂ）は平面方向
の概略図である。これらの図面において、第１〜第４の
実施の形態と同様の部材には同じ符号を用いるものと
し、本実施の形態では詳細な説明を省略する。図１１
（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態のアクティ
ブ防振装置１１０は、支持体６１と水平方向に振動する
振動源８２との間に配置された中間質量体である付加制
御質量体１０３と、付加制御質量体１０３に対して上面
から鉛直に挿入されたピエゾ素子１０４ａと、ピエゾ素
子１０４ａと振動源８２との間に配置された弾性体であ
る積層ゴム１０５ａと、ピエゾ素子１０４ａと直列とな
るように付加制御質量体１０３の反対側に配置された弾
性体である防振ゴム８５（第２の緩衝部材）と、付加制
御質量体１０３の側面と振動源８２との間に配置された
作用方向が直交する２つのボイスコイル形リニアモータ
１１２ａ、１１２ｂとを有している。本実施の形態で
は、振動源８２の周端部が付加制御質量体１０３の側面
から離隔した状態を保ちつつ下方に延在しており、この
振動源８２の下方延在部と付加制御質量体１０３の側面
との間にリニアモータ１１２ａ、１１２ｂが配置されて
いる。

【００６３】本実施の形態において、ピエゾ素子１０４
ａ、積層ゴム１０５ａおよび防振ゴム８５は、付加制御
質量体１０３に対する鉛直方向の制振力を発生し、リニ
アモータ１１２ａ、１１２ｂは、付加制御質量体１０３
に対する直交する水平２方向の制振力を発生する。

【００６４】付加制御質量体１０３には、その水平方向
の振動加速度を検出するためのセンサ１０６ａ、１０６
ｂと鉛直方向の振動加速度を検出するためのセンサ１０
６ｃとが貼り付けられており、センサ１０６ａ〜１０６
ｃの出力信号はフィードバック信号としてセンサアンプ
を含むコントローラ６８に送られる。コントローラ６８
は、センサ１０６ａ〜１０６ｃの出力信号に基づいて、
付加制御質量体１０３の水平および鉛直方向の振動を除
去するような制振力をピエゾ素子１０４ａ、積層ゴム１
０５ａ、防振ゴム８５およびリニアモータ１１２ａ、１
１２ｂが発生するような制御信号を生成し、その制御信
号をピエゾドライバアンプ８９およびリニアドライブア
ンプ７６に出力する。この制御信号に応じてピエゾドラ
イバアンプ８９によってピエゾ素子１０４ａを駆動し且
つリニアドライブアンプ７６でリニアモータ１１２ａ、
１１２ｂを駆動することで、付加制御質量体１０３の水
平および鉛直方向の振動がほぼ除去され、支持体６１に
振動が伝達されるのを防止することができる。

【００６５】このように、本実施の形態において、制振
力制御手段は、ピエゾ素子１０４ａ、積層ゴム１０５
ａ、防振ゴム８５、リニアモータ１１２ａ、１１２ｂ、
センサ１０６ａ〜１０６ｃ、コントローラ６８、ピエゾ
ドライバアンプ８９、および、リニアドライブアンプ７
６から構成されている。このうち、ピエゾ素子１０４
ａ、積層ゴム１０５ａ、リニアモータ１１２ａ、１１２
ｂは、振動源８２および付加制御質量体１０３に結合さ
れた結合部分であるとともに、両者の間で緩衝作用を施
す第１の緩衝部材でもある。本実施の形態では、水平方
向の制振力をリニアモータ１１２ａ、１１２ｂを用いて
発生させているので、高周波数域において優れた制御性
が得られる。また、水平方向であれば常に静荷重を支持
しておく必要がなくためリニアモータ１１２ａ、１１２
ｂの電流消費も少なくて済み、さらに、リニアモータ１
１２ａ、１１２ｂは弾性を持たないために伝達振動を増
大させてしまうことがない。また、本実施の形態のアク
ティブ制振装置は、上述した特開平１０−２５２８２０
号公報の装置よりも小型であって装置全体の省スペース
化が可能であるとともに、簡単な構造であるために低コ
ストで製造可能である。また、リニアモータ１１２ａ、
１１２ｂは振動源８２および付加制御質量体１０３を非
接触で結合することができるので、これらに動的な変化
を与えることなく制振力を加えることができるという利
点がある。

【００６６】次に、本発明の第６の実施の形態につい
て、図１２を参照して説明する。

【００６７】図１２（ａ）は、本発明の第６の実施の形
態にかかるアクティブ防振装置の使用状態を説明するた
めの側面方向の概略図であり、図１２（ｂ）は平面方向
の概略図である。これらの図面において、第１〜第５の
実施の形態と同様の部材には同じ符号を用いるものと
し、本実施の形態ではその詳細な説明を省略する。図１
２（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態のアクテ
ィブ防振装置１２０は、支持体６１と鉛直および水平方
向に振動する振動源８２との間に配置された中間質量体
である付加制御質量体１０３と、付加制御質量体１０３
に対して上面から鉛直に挿入されたピエゾ素子１０４ａ
と、ピエゾ素子１０４ａと振動源８２との間に配置され
た弾性体である積層ゴム１０５ａと、ピエゾ素子１０４
ａと直列となるように付加制御質量体１０３の反対側に
配置された弾性体である防振ゴム８５（第２の緩衝部
材）と、付加制御質量体１０３の側面と振動源８２との
間に配置された作用方向が直交する２組の空気ばね１２
１ａ、１２１ｂ：１２２ａ、１２２ｂとを有している。
本実施の形態では、振動源８２の周端部が付加制御質量
体１０３の側面から離隔した状態を保ちつつ下方に延在
しており、この振動源８２の下方延在部と付加制御質量
体１０３の側面との間に２組の空気ばね１２１ａ、１２
１ｂ：１２２ａ、１２２ｂが配置されている。２つの空
気ばね１２１ａ、１２１ｂは付加制御質量体１０３を挟
んで対向するように配置されており、これらは逆相とな
るように制御される。別の２つの空気ばね１２２ａ、１
２２ｂについても同様である。

【００６８】空気ばね１２１ａ、１２２ａには、電気的
に開閉可能であって、空気ばね１２１ａ、１２２ａの内
圧を動的に制御することが可能なサーボバルブ６６ａを
介して、空気ばね１２１ａ、１２２ａへの空気の供給源
としてのコンプレッサ６７が接続されている。また、空
気ばね１２１ｂ、１２２ｂには、レベリングバルブ６６
ｂを介してコンプレッサ６７が接続されている。空気ば
ね１２１ｂ、１２２ｂの内圧はレベリングバルブ６６ｂ
によって予め一定値に調整されている。

【００６９】本実施の形態において、ピエゾ素子１０４
ａ、積層ゴム１０５ａおよび防振ゴム８５は、付加制御
質量体１０３に対する鉛直方向の制振力を発生し、空気
ばね１２１ａ、１２１ｂ：１２２ａ、１２２ｂは、付加
制御質量体１０３に対する直交する水平２方向の制振力
を発生する。

【００７０】付加制御質量体１０３には、その水平方向
の振動加速度を検出するためのセンサ１０６ａ、１０６
ｂと鉛直方向の振動加速度を検出するためのセンサ１０
６ｃとが貼り付けられており、センサ１０６ａ〜１０６
ｃの出力信号はフィードバック信号としてセンサアンプ
を含むコントローラ６８に送られる。コントローラ６８
は、センサ１０６ａ〜１０６ｃの出力信号に基づいて、
付加制御質量体１０３の水平および鉛直方向の振動を除
去するような制振力をピエゾ素子１０４ａ、積層ゴム１
０５ａ、防振ゴム８５および空気ばね１２１ａ、１２１
ｂ：１２２ａ、１２２ｂが発生するような制御信号を生
成し、その制御信号をピエゾドライバアンプ８９および
サーボバルブドライバ６９に出力する。この制御信号に
応じてピエゾドライバアンプ８９によってピエゾ素子１
０４ａを駆動し且つサーボバルブドライバ６９でサーボ
バルブ６６ａを開閉させることで、付加制御質量体１０
３の振動が除去され、支持体６１に振動が伝達されるの
を防止することができる。

【００７１】このように、本実施の形態において、制振
力制御手段は、ピエゾ素子１０４ａ、積層ゴム１０５
ａ、防振ゴム８５、空気ばね１２１ａ、１２１ｂ：１２
２ａ、１２２ｂ、センサ１０６ａ〜１０６ｃ、コントロ
ーラ６８、ピエゾドライバアンプ８９、および、サーボ
バルブドライバ６９から構成されている。このうち、ピ
エゾ素子１０４ａ、積層ゴム１０５ａ、空気ばね１２１
ａ、１２１ｂ：１２２ａ、１２２ｂは、振動源８２およ
び付加制御質量体１０３に結合された結合部分であると
ともに、両者の間で緩衝作用を施す第１の緩衝部材でも
ある。本実施の形態のアクティブ制振装置は、上述した
特開平１０−２５２８２０号公報の装置よりも小型であ
って装置全体の省スペース化が可能であるとともに、簡
単な構造であるために低コストで製造可能である。

【００７２】次に、上述した第６の実施の形態のよるア
クティブ防振装置を複数用いて多自由度での防振を可能
とした例について説明する。図１３は、この場合の例を
示す図であって、領域１３０内に３つのアクティブ防振
装置１２０ａ〜１２０ｃが整列配置されている。これら
３つのアクティブ防振装置は第６の実施の形態で説明し
たアクティブ防振装置１２０と同様のものであって、水
平２方向および鉛直方向の合計３つの自由度の制振力を
発生するものである。

【００７３】このように３つのアクティブ防振装置１２
０ａ〜１２０ｃを配置し、これらが発生する制振力を適
宜組み合わせることにより、３次元６自由度での制振制
御を行うことが可能となる。このようにアクティブ防振
装置１２０を用いることにより、図９で説明した例より
も３次元６自由度を実現するために必要なアクティブ防
振装置の数を３つに減らすことができる。

【００７４】次に、本発明の第７の実施の形態につい
て、図１４を参照して説明する。

【００７５】図１４は、本発明の第７の実施の形態にか
かるアクティブ防振装置の使用状態を説明するための側
面方向の概略図である。この図面において、第１〜第６
の実施の形態と同様の部材には同じ符号を用いるものと
し、本実施の形態では詳細な説明を省略する。図１４に
示すように、本実施の形態のアクティブ防振装置１４０
は、支持体６１と水平および垂直方向に振動する振動源
８２との間に配置された中間質量体である付加制御質量
体１０３と、付加制御質量体１０３に対して上面から鉛
直に挿入されたピエゾ素子１０４ａと、ピエゾ素子１０
４ａと振動源８２との間に配置された弾性体である積層
ゴム１０５ａと、ピエゾ素子１０４ａと直列となるよう
に付加制御質量体１０３の反対側の台座６１ｂ上に配置
された弾性体である防振ゴム８５（第２の緩衝部材）
と、付加制御質量体１０３に対して側面から水平に挿入
されたピエゾ素子１０４ｂと、ピエゾ素子１０４ｂと直
列となるように付加制御質量体１０３の両側に配置され
た弾性体である積層ゴム１０５ｂ、１０５ｃとを有して
いる。本実施の形態では、振動源８２の周端部が付加制
御質量体１０３の側面から離隔した状態を保ちつつ下方
に延在しており、この振動源８２の下方延在部と付加制
御質量体１０３の側面との間に積層ゴム１０５ｂ、１０
５ｃが配置されている。

【００７６】付加制御質量体１０３には、その水平方向
の振動加速度を検出するためのセンサ１０６ｂと鉛直方
向の振動加速度を検出するためのセンサ１０６ａとが貼
り付けられている。また、振動源８２には、その水平方
向の振動加速度を検出するためのセンサ１０７ｂと鉛直
方向の振動加速度を検出するためのセンサ１０７ａとが
貼り付けられている。これらセンサ１０６ａ、１０６
ｂ、１０７ａ、１０７ｂの出力信号はフィードバック信
号としてセンサアンプを含むコントローラ６８ａ、６８
ｂに送られる。すなわち、本実施の形態では、センサ１
０６ａ、１０６ｂ、１０７ａ、１０７ｂによる付加制御
質量体１０３の制御は、センサ信号を近傍のアクチュエ
ータに戻す各自フィードバック制御となっている。

【００７７】本実施の形態において、振動源８２に取り
付けられたセンサ１０７ａ、１０７ｂは、振動源である
機械の揺れを抑制したり、加振信号をフィードフォワー
ドにより抑制するために用いられる。振動源８２に取り
付けられるセンサは、本実施の形態のようにアクチュエ
ータ（本実施の形態ではピエゾ素子１０４ａ、１０４
ｂ）の近傍にアクチュエータと同じ数だけ配置してロー
カルループを構成する以外に、振動機械の６自由度の運
動を６個のセンサで検出して座標変換して直交座標系或
いはモード座標系で制御したりすることができる。モー
ド座標系の場合、センサの数は６個である必要はなく、
センサ数は制御したいモードに合わせて可観測になるよ
うに決定すればよい。

【００７８】また、本実施の形態では、台座６１ｂ上に
は、その水平方向の振動加速度を検出するためのセンサ
１０８ｂと鉛直方向の振動加速度を検出するためのセン
サ１０８ａとが設けられている。センサ１０８ａ、１０
８ｂの出力信号は、床振動補償器１０９ａ、１０９ｂを
介してコントローラ６８ａ、６８ｂにそれぞれ供給され
る。床振動補償器１０９ａ、１０９ｂは、支持体６１自
身が振動源となった場合に、その振動のキャンセラーと
して用いることができる。つまり、支持体６１が比較的
大きく振動する場合、その振動は付加制御質量体１０３
に伝達されてセンサ１０６ａ、１０６ｂからのフィード
バック信号として検出され、本来振動源８２が持ってい
ない振動で振動源８２が加振されることになる。

【００７９】そこで、本実施の形態では、支持体６１の
振動の付加制御質量体１０３への寄与分を制御ループか
ら消してしまう。つまり、センサ１０８ａ、１０８ｂか
らの信号ｘ₀を床振動補償器１０９ａ、１０９ｂでＶ₀
（ｚ）＝Ｈ×Ｔ×ｘ₀ に変換してコントローラ６８
ａ、６８ｂに加算する。ここで、Ｔはセンサ１０８ａ、
１０８ｂからセンサ１０６ａ、１０６ｂまでの伝達特
性、Ｈはコントローラ６８ａ、６８ｂの加算点までの伝
達特性である。一方、付加制御質量体１０３の振動をｘ
₁ とすると、センサ１０６ａ、１０６ｂからのフィー
ドバック信号はＶ₁（ｚ）＝Ｈ×ｘ₁ と置くことがで
き、求める制御信号はＶ（ｚ）＝Ｖ₁（ｚ）−Ｖ
₀（ｚ）のように与えられる。ここで、（ｚ）はｚ変換
による離散領域での演算を示すが、この演算をアナログ
で行うことも可能である。

【００８０】なお、支持体６１自体で発生する振動を考
慮しなくてもよい場合には、センサ１０８ａ、１０８ｂ
からの信号を床振動補償器１０９ａ、１０９ｂを介する
ことなくコントローラ６８ａ、６８ｂに供給してもよ
い。

【００８１】コントローラ６８ａ、６８ｂは、センサ１
０６ａ、１０６ｂ、１０７ａ、１０７ｂ、１０８ａ、１
０８ｂの出力信号に基づいて、付加制御質量体１０３の
水平および鉛直方向の振動を除去するような制振力をピ
エゾ素子１０４ａ、１０４ｂ、積層ゴム１０５ａ〜１０
５ｃおよび防振ゴム８５が発生するような制御信号を生
成し、その制御信号をピエゾドライバアンプ８９ａ、８
９ｂに出力する。この制御信号に応じてピエゾドライバ
アンプ８９、８９ｂによってピエゾ素子１０４ａ、１０
４ｂを駆動することで、付加制御質量体１０３の振動が
除去され、支持体６１に振動が伝達されるのを防止する
ことができる。

【００８２】このように、本実施の形態において、制振
力制御手段は、ピエゾ素子１０４ａ、１０４ｂ、積層ゴ
ム１０５ａ〜１０５ｃおよび防振ゴム８５、センサ１０
６ａ、１０６ｂ、１０７ａ、１０７ｂ、１０８ａ、１０
８ｂ、コントローラ６８ａ、６８ｂ、および、ピエゾド
ライバアンプ８９ａ、８９ｂから構成されている。この
うち、ピエゾ素子１０４ａ、１０４ｂと積層ゴム１０５
ａ〜１０５ｃは、振動源８２および付加制御質量体１０
３に結合された結合部分であるとともに、両者の間で緩
衝作用を施す第１の緩衝部材でもある。本実施の形態で
は、水平および鉛直方向の制振力をピエゾ素子１０４
ａ、１０４ｂを用いて発生させているので、高周波数域
において優れた制御性が得られる。また、本実施の形態
のアクティブ制振装置は、上述した特開平１０−２５２
８２０号公報の装置よりも小型であって装置全体の省ス
ペース化が可能であるとともに、簡単な構造であるため
に低コストで製造可能である。

【００８３】さらに、本実施の形態のアクティブ制振装
置は、支持体６１に起因した付加制御質量体１０３の振
動を床振動補償器１０９ａ、１０９ｂを用いて補償する
ので、支持体６１の制振をより高精度に実現することが
できる。

【００８４】次に、本発明の第８の実施の形態につい
て、図１５を参照して説明する。

【００８５】図１５は、本発明の第８の実施の形態にか
かるアクティブ防振装置の使用状態を説明するための概
略的な斜視図である。図１５に示すように、本実施の形
態のアクティブ防振装置１５０は、下方の支持体（図示
せず）と水平および垂直方向に振動する振動源９２との
間に配置された中間質量体である付加制御質量体９３
と、付加制御質量体９３と振動源９２との間に配置され
た４つの空気ばね９４ａ〜９４ｄと、空気ばね９４ａ〜
９４ｄと支持体との間に配置された弾性体である４つの
積層ゴム９５ａ〜９５ｄ（図１５には９５ｄは描かれて
いない）と、振動源９２の隣接する２つの側面にそれぞ
れ２つずつ水平方向に配置されたリニアモータ（非接触
のアクチュエータであり、空気ばねや固体アクチュエー
タとは異なり、静圧のバランスを考える必要がない）９
６ａ〜９６ｄとを有している。なお、図示は省略する
が、本実施の形態においても、上述した第１〜第７の実
施の形態と同様に、センサやコントローラなどの制御系
が設けられており、同様の振動制御が行われるものとす
る。

【００８６】ただし、本実施の形態では、４つの空気ば
ね９４ａ〜９４ｄを用いることにより、鉛直方向の３軸
（Ｚ，Ｘθ，Ｙθ）の制御を行うことができ、４つのリ
ニアモータ９６ａ〜９６ｄを用いることにより水平方向
の３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚθ）の制御を行うことができる。こ
のように、本実施の形態では、多軸制御が行われるの
で、本アクティブ防振装置を１つ用いるだけで、制御対
象の３次元６自由度での高精度な制振制御が可能とな
る。

【００８７】次に、本実施の形態の変形例について図１
６を参照して説明する。図１６（ａ）は、図１５の例で
４つの空気ばね９４ａ〜９４ｄをそのままにリニアモー
タの配置場所を変更した例である。本例において、リニ
アモータ９７ａ〜９７ｄは、これらが振動源９２に与え
るトルクのバランスが釣り合うように配置されている。

【００８８】また、図１６（ｂ）に示した例は、図１５
の例で４つの空気ばね９４ａ〜９４ｄをそのままにリニ
アモータを空気ばねに変更しその配置場所および数を変
更した例である。本例において、８つの空気ばね９８ａ
〜９８ｈは、振動源９２の各辺に２つずつ互いに対向す
る位置に配置されている。

【００８９】また、図１６（ｃ）に示した例は、図１５
の例で４つの空気ばね９４ａ〜９４ｄを３つにするとと
もに、リニアモータの配置場所および数を変更した例で
ある。本例において、振動源９２に水平方向の力を与え
る３つの空気ばね９９ａ〜９８ｃは、振動源９２の１辺
に１つ、これに隣接する辺に２つ配置されている。この
例のように、少なくとも鉛直方向に３つ、水平方向に３
つのアクチュエータを配置することで、３次元６自由度
の振動制御が可能である。なお、ここで用いたアクチュ
エータの種類は公知のものに任意に変更することが可能
である。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１による
と、制振力制御手段が振動源および中間質量体の間に配
置されて両者を結合する結合部分を有しているので、中
間質量体に制振力を与える際に振動源の慣性力を制振力
の源として中間質量体に制振力を与えると同時に振動源
にその反力を与えることが可能となり、制振力制御手段
のうち結合部分自体が質量を有していなくてもよくな
る。そのため、第１の緩衝部材と結合部分とを共通部材
で形成することができるようになり、制振力制御手段お
よびこれを含むアクティブ防振装置が比較的軽量且つ小
型で構造が簡略化されたものとなって、低コストでの製
造が可能になる。

【００９１】また、請求項２、３によると、圧力を変更
するだけで容易に振動源の静荷重を支持することがで
き、圧電素子やリニアモータのように静荷重を支持して
おくために常に電流を消費することがなく、そのため発
熱による温度上昇が生じることもない。

【００９２】また、請求項４、５によると、電歪素子お
よび磁歪素子は高周波数域での制振特性に優れており、
しかも、小さなスペースに配置することができるので、
防振のために床の高さがかさ上げされる量を小さくする
ことができる。

【００９３】また、請求項６によると、リニアモータは
中間質量体と振動源とを非接触で結合することができる
ので、これらに動的な変化を与えることなく制振力を加
えることができる。また、請求項７によると、リニアモ
ータは高周波数域での制振特性に優れており、しかも、
水平方向であれば常に静荷重を支持しておく必要がなく
ため電流消費も少なくて済み、さらに、弾性を持たない
ために伝達振動を増大させてしまうことがない。

【００９４】また、請求項８、９によると、多軸制御が
行われるので、本アクティブ防振装置を１つ用いるだけ
で、制御対象の多次元多自由度での高精度な制振制御が
可能となる。また、請求項１０によると、本アクティブ
防振装置を複数個所に配置することにより、制御対象の
多次元多自由度での高精度な制振制御が可能となる。

【００９５】また、請求項１１によると、振動源、支持
体および中間質量体の少なくともいずれか１つの振動を
検出することにより、精度の高い制御が行われる。ま
た、請求項１２によると、支持体の振動特性に基づいて
結合部分を制御することにより、センサの不要な簡略化
された構成となる。請求項１３によると、振動源および
支持体の少なくともいずれか１つの振動特性に制御重み
を付けた制御を行うことにより、請求項１２の場合に制
御の精度を高めることができる。請求項１４によると、
支持体の振動に起因する中間質量体の振動を補償するの
で、支持体が振動源となる場合にも高精度の制御を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアクティブ防振装置の概略的な構成の
一例である＜モデル１＞を模式的に示す図である。

【図２】本発明のアクティブ防振装置の概略的な構成の
一例である＜モデル２＞を模式的に示す図である。

【図３】本発明のアクティブ防振装置の概略的な構成の
一例である＜モデル３＞を模式的に示す図である。

【図４】本発明のアクティブ防振装置の概略的な構成の
一例である＜モデル４＞を模式的に示す図である。

【図５】本発明による防振効果の一例を説明するための
グラフである。

【図６】本発明の第１の実施の形態にかかるアクティブ
防振装置の使用状態を説明するための概略図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態にかかるアクティブ
防振装置の使用状態を説明するための概略図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態にかかるアクティブ
防振装置の使用状態を説明するための概略図である。

【図９】本発明の実施の形態のよるアクティブ防振装置
を複数用いて多自由度での防振を可能とした例について
説明するための概略図である。

【図１０】本発明の第４の実施の形態にかかるアクティ
ブ防振装置の使用状態を説明するための概略図である。

【図１１】本発明の第５の実施の形態にかかるアクティ
ブ防振装置の使用状態を説明するための概略図である。

【図１２】本発明の第６の実施の形態にかかるアクティ
ブ防振装置の使用状態を説明するための概略図である。

【図１３】本発明の第６の実施の形態のよるアクティブ
防振装置を複数用いて多自由度での防振を可能とした例
について説明するための概略図である。

【図１４】本発明の第７の実施の形態にかかるアクティ
ブ防振装置の使用状態を説明するための概略図である。

【図１５】本発明の第８の実施の形態にかかるアクティ
ブ防振装置の使用状態を説明するための概略的な斜視図
である。

【図１６】本発明の第８の実施の形態にかかるアクティ
ブ防振装置の変形例を説明するための概略的な平面図で
ある。

【図１７】従来技術によるアクティブ防振装置の概略的
な構造を示す図である。

【符号の説明】

１支持体２振動源３付加制御質量４、７センサ５コントローラ６結合部分１１、２１ばね要素１２、２２減衰要素５９センサ６０アクティブ防振装置６１支持体６２振動源６３付加制御質量体６４、６５空気ばね６６ａサーボバルブ６７コンプレッサ６８コントローラ６９サーボバルブドライバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｋ 33/06 Ｈ０２Ｋ 33/06 33/16 33/16 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動体と支持体との間に配置される中間
質量体と、前記中間質量体の前記振動体側に設けられた第１の緩衝
部材と、前記中間質量体の前記支持体側に設けられた第２の緩衝
部材と、前記中間質量体に与えられる制振力を制御することが可
能であって、前記振動体および前記中間質量体の間に配
置されて両者を結合する結合部分を有する制振力制御手
段とを備えていることを特徴とするアクティブ防振装
置。
【請求項２】前記結合部分が前記第１の緩衝部材との
共通部材として形成された空気ばねであることを特徴と
する請求項１に記載のアクティブ防振装置。
【請求項３】前記空気ばねが前記中間質量体に対して
鉛直方向の制振力を与えることを特徴とする請求項２に
記載のアクティブ防振装置。
【請求項４】前記結合部分が前記第１の緩衝部材との
共通部材として形成された固体アクチュエータであるこ
とを特徴とする請求項１に記載のアクティブ防振装置。
【請求項５】前記固体アクチュエータが前記中間質量
体に対して水平方向の制振力を与えることを特徴とする
請求項４に記載のアクティブ防振装置。
【請求項６】前記結合部分が前記第１の緩衝部材との
共通部材として形成されたリニアモータであることを特
徴とする請求項１に記載のアクティブ防振装置。
【請求項７】前記リニアモータが前記中間質量体に対
して水平方向の制振力を与えることを特徴とする請求項
６に記載のアクティブ防振装置。
【請求項８】前記制振力制御手段が、互いに交差する
２方向の制振力を前記中間質量体に対して与えることが
可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜７の
いずれか１項に記載のアクティブ防振装置。
【請求項９】前記制振力制御手段が、同一平面内にな
い互いに交差する３方向の制振力を前記中間質量体に対
して与えることが可能に構成されていることを特徴とす
る請求項１〜７のいずれか１項に記載のアクティブ防振
装置。
【請求項１０】多次元多自由度の制御が可能となるよ
うに、請求項１〜９のいずれか１項に記載のアクティブ
防振装置が複数組み合わされていることを特徴とするア
クティブ防振装置。
【請求項１１】前記制振力制御手段が、前記振動体、
前記支持体および前記中間質量体の少なくともいずれか
１つの振動を検出することに基づいて前記結合部分を制
御可能であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれ
か１項に記載のアクティブ防振装置。
【請求項１２】前記制振力制御手段が、前記支持体の
振動特性に基づいて前記結合部分を制御可能であること
を特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のア
クティブ防振装置。
【請求項１３】前記制振力制御手段が、前記振動体お
よび前記支持体の少なくともいずれか１つの振動特性に
制御重みを付けた制御を行うことを特徴とする請求項１
２に記載のアクティブ防振装置。
【請求項１４】前記制振力制御手段が、前記支持体お
よび前記中間質量体の振動を検出し、前記支持体の振動
に起因する前記中間質量体の振動を補償することに基づ
いて前記結合部分を制御可能であることを特徴とする請
求項１〜１３のいずれか１項に記載のアクティブ防振装
置。