JPH01131354A - 精密除振装置 - Google Patents

精密除振装置

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JPH01131354A
JPH01131354A JP29950787A JP29950787A JPH01131354A JP H01131354 A JPH01131354 A JP H01131354A JP 29950787 A JP29950787 A JP 29950787A JP 29950787 A JP29950787 A JP 29950787A JP H01131354 A JPH01131354 A JP H01131354A
Authority
JP
Japan
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vibration
magnets
active
damper
permanent magnet
Prior art date
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Pending
Application number
JP29950787A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshio Kasahara
敏夫 笠原
Shiro Hasegawa
志朗 長谷川
Katsuaki Nanba
克明 難波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SWCC Corp
Original Assignee
Showa Electric Wire and Cable Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Showa Electric Wire and Cable Co filed Critical Showa Electric Wire and Cable Co
Priority to JP29950787A priority Critical patent/JPH01131354A/ja
Publication of JPH01131354A publication Critical patent/JPH01131354A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • 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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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は精密光学機器、精密計量機器等を載置するN
密除振装置に関する。。
[従来の技術] 従来より電子顕微禁やホログラフィ−装置等の精密機器
、あるいはLSI製造に用いられる縮小投影露光装置等
は、その使用時にきわめて微小な振動や変位が生じても
その作業に支障をきたし、・あるいは製品が不良品とな
る恐れがあり、また効率が悪くなる。
このような振動等の影響を除去するため、これら精密機
器類は、一般に除振装置上に載置し使用される。このよ
うな精密除振装置として、除振台に加わる振動を空気ば
ね、コイルばね等の振動吸収手段によって吸収減衰させ
る装R(受動除振装置)と、除振台に取付けられた振動
センサの信号に応答してカアクチュエータを作動し、除
振台に生じた振動と逆位相の振動を与え積極的に除振す
る装置(能動除振装置)があり、後者の代表的なものと
して特開昭61−224015号公報の能動振動制御装
置がある。
[発明が解決しようとする問題点コ ところで、カアクチュエータを用いた除振装置において
、第7図に示すように除振台に加えられた加振力Fを振
動センサで検知し、その出方を位相調整、増幅し、カア
クチュエータを駆動し制振力Fcを発生する場合、制振
力Fcは加振力Fに対し逆位相で且つゲインが1以下と
なるように加えられなければならないが、一般に位相及
びゲインは振動の周波数によって変化し、特に系の固有
振動数近傍では除振台の振動と逆位相で且つゲインが1
以下の割振力を付与するようにカアクチュエータを制御
することは困難であった。
また、従来のカアクチュエータを用いた除振装置におい
ては、カアクチュエータ(能動制動子)として通常リニ
アモータ等の垂直力アクチュエータを用いているため、
−個の能動制動子について一方向のダンピングしか行え
ない、このため、能動制動子が除振台の運動の各自由度
毎に1個ずつ必要となり1通常6の自由度に対し最低6
個を要し、装置が大型化、複雑化していた0本発明は上
記従来の問題点を解決し、少ない能動制動子で能動的制
動を行うことができ、しかも割振力の制御が容易である
精密除振台を提供することを目的とする。
[問題を解決するための手段] このような目的を達成する本発明の精密除振装置は支持
台に受動制動子によって支持される除振台と、該除振台
の振動を検出するセンサと、該センサの出力を信号処理
し、増幅して制御信号を出力する回路部と、該制御信号
によって作動し前記振動を制御する能動制動子とから成
る精密除振装置において、前記受動制動子及び前記駆動
制動子はそれぞれ互いに反発するよう対向配置された磁
石の対から成ると共に、前記能動制動子は前記磁石の一
方が前記制御信号によって制御さ五る電磁石であること
を特徴とし、更に能動制動子として。
一方が円錐面又は角錐面を有し、他方が該円錐面又は角
錐面に対応する凹面を有する磁石の対を用い、それらの
ずれ方向にもダンピング力を付与することによって除振
台の振動を実質的に相殺することを特徴とする。
[作用] 永久磁石a□、a2の対及び永久磁石biと電磁石b2
の対で荷重Wを支持する系において、微小振動を考える
とするとその固有振動数fnは次式で近似できる。
2π W ay       y 但し、μは透磁率、Sは支持面積、ATは全励磁アンペ
アターンであり、yは磁石間のギャップで、全簡単のた
めに磁石a1、a2のギャップと磁石b工、b2のギャ
ップは等しいものとする。
つまり、アンペアターンATを変えればバネ定数kが変
わり、固有振動数fnが変化する。
このような振動系は比較的高い固有振動数fnを有する
ので励磁エネルギー(アンペアターンAT)を調整する
ことにより適切なfn?iF域へもって行くことができ
る。
すなおち、安定した割振力のゲイン及び位相が得られる
ように外振の振動数と固有振動数との比を調整すること
ができる。このような振動系において外から付与された
振動を速度型のセンサで検出した場合、ダンピング力は
+90°〜−1800の間で位相vR整し、ゲインが1
未満となるよう制御信号(電流)を電磁石b8に印加す
ればよい。
次にずれ方向のダンピングの原理について説明する。
第1図Ca)に示すように間隔上〇で対向配置された両
極性の磁気部材A及び磁気部材Bとの間の反発力Fは次
式で与えられる。
t0 すなわち、力Fはギャップの体積の磁気エネルギーEm
と間隔t0の微分に比例する。
磁気部材Aと磁気部材Bとの軸がずれが生じない場合は
軸に直角方向の力Fcosθは相殺され軸方向の力F 
sinθのみとなり、磁気部材A(又は磁気部材B)に
対し、軸方向のカが作用する。
但し、θは部材Aの外周と凹面内壁とのなす角度である
一方、同図(b)に示すように磁気部材Aと磁気部材B
の中心がずれると、間隔t工、t2とギャップの体積の
磁気エネルギの差によって各反発力はF z > F 
zとなり、  (F、−F2) cosθがセンタリン
グ力、すなわちずれ方向のダンピング力となって作用す
る。したがって、θを調整することにより、また間隔t
0を適当に選択することにより系の特性を安定化できる
[実施例] 以下1本発明の一実施例を図面に基き説明する。
第2図に示す精密除振装置は主として除振されるべき機
器が載置される除振台1、除振台1を永久磁石の反発力
で支持する受動制動子2、除振台1の振動を外乱及び自
励を含めて検知するセンサ3、センサ3の出力を信号処
理し制御信号を送出する回路部4及び除振台1の振動に
対し逆位相の出力を付与することにより能動的に除振す
る能動制動子5から成る。
受動制動子2は例えば4組の永久磁石21.22の対か
ら成り、一方の永久磁石21は除振台1側に、他方の永
久磁石22は支持体6側に固定されると共に永久磁石2
1及び22は互いに同極性側が対向するように配置され
、その反発力(4組の合計)で除振台の荷重のほぼ80
%を支持している。更に永久磁石22はその形状が円錐
面又は角錐面を成しており、一方永久磁石21は永久磁
石22の円錐面又は角錐面に対応する凹面を成し、スラ
スト荷重が受けられるようになっている。
センサ3は、圧電型、電磁量等任意適宜の型式のものを
除振台1の制御すべき方向1本実施例においてはZ軸方
向の加速度を検知するように除振台1に取り付けて使用
する。
このセンサ3は1例えば除振台1に外乱が作用し除振台
4が振動すれば、この振動を加速度の状態または変位の
状態で検出するものである。
回路部4は第3図にブロック図で示すようにフィルター
41と位相・ゲイン調整回路42及びパワーアンプ43
からなり、センサ3からの出力を信号処理し、除振台の
加速度又は加振力と逆位相で且つゲインが1以下になる
ように制御電流を能動制動子5に印加する。
例えば、センサ3として速度センサを用いた場合、積分
回路で90’位相がずれて変位が得られる(第4図)。
制振力は速度に逆位相に加えれば良いので位相・ゲイン
調整回路42は得られた変位に対し90’位相がずれた
信号Icを出力するようにする。振動の周波数の高い所
、すなわち、受動制動子の減衰特性の良い所ではむしろ
能動制動子5は働かせない方が好ましいのでフィルター
41によってゲインを制限する。
能動制動子5は、本実施例においては、2個を1組とし
て2組(4個)設置されており、その1個は第5図に示
すように除振台1に永久磁石51を介して接続されるヘ
ッド52と電磁石53に固定されたポール54とから構
成される。電磁石53は磁性体のコア55と駆動兼線5
6から成り、コア55は支持体6側に固定される。ポー
ル54はその形状が円錐面又は角錐面を成しており、−
方ヘッド52はポール54、円錐面又は角錐面に対応す
る凹面を有している。そしてヘッド52とポール54の
互いに対向する側は同極性になるように駆動巻線56に
定常電流(直流)が流れているものとする。この定常電
流によって定められるヘッド52とポール54との反発
力で除振台1の荷重のほぼ20%(受動制御子2が支持
する力の残り)を支持する。更に能動制動子5は磁路が
外に漏れないように外周に磁気遮蔽板57を備え、また
、コア55及び駆動巻線56を冷却するための空気流5
8が形成されているものとする。一般に精密除振装置は
クリーンルーム内で使用されるものであるから、空冷用
の空気流58は吸引により形成するのが好ましい。
このように構成される能動制動子5は駆動巻線56には
通常は除振台支持用の定常電流Io(第6図)が印加さ
れており、ヘッド52及びポール54は所定の間隔に保
たれているが、今、振動によってヘッド62及びポール
64との間隔が変動すると、その間の磁気エネルギ7の
変動によって駆動巻線56に電流が生じ、その内部抵抗
によってブレーキ力が発生すると共にセンサ3が振動を
検出しセンサ3の出力を回路部4が信号処理した制御電
流Ic(Ic(Io)が印加される。制御電流Icは前
述のように除振台1に加えられた加振力を逆位相で且つ
ゲインが1以下となるように制御されている。
このようにヘッド62に加振力と逆位相の制動力が加え
られると、ヘッド52及びポール54の配列方向、すな
わち垂直方向のダンピング力が生ずると共にヘッド52
及びポール54の形状によって生じるずれ方向のダンピ
ング力によって、ヘッド52に固定される除振台1の振
動を実直的に相殺することができる。
尚、ヘッド52とポール54とのギャップは振動のリミ
ッタとしても作用する。このような働きのためにヘッド
52及び/又はポール54に衝撃を吸収するためゴムな
どのM筒材を張り付けておくことも有効である。又、セ
ンサ3及び回路部4は各能動制動子毎に取付けるのが良
く、振動の検出は上下方向のみで行う。
[発明の効果] 以上の説明からも明らかなように、本発明の精密除振装
置においては、除振台を磁石の反発力によって支持する
ので、固有振動数を適正に調整し、能動的制御を容易に
することができ、また力アクチュエータ(能動制動子)
として特定の形状のものを用いることにより垂直方向と
同時に水平方向のダンピングを行なうことができるので
、少ない設置数で除振台に生じた振動を効果的に除振す
ることができ、装置の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、(b)はそれぞれ本発明の詳細な説明す
る図、第2図は本発明の精密除振装置の一実施例を示す
概略図、第3図は本発明一実施例の回路部のブロック図
、第4図は各信号の波形を示す図、第5図は本発明一実
施例の能動制動子を示す図、第6図は制御電流を示す図
、第7図は能動除振装置の概略図である6 1・・・・・・・除振台 2・・・・・・・受動制動子 21.22・・・・・・・永久磁石 3・・・・・・・センサ 4・・・・・・・回路部 5・・・・・・・能動制動子 51・・・・・永久磁石 53・・・・・電磁石 6・・・・・・・支持台 代理人 弁理士  守 谷 −離 落1図 (a)           (b) 第2図 第3図 第4図 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、支持体に受動制動子によって支持される除振台と、
    該除振台の振動を検出するセンサと、該センサの出力を
    信号処理し、増幅して制御信号を出力する回路部と、該
    制御信号によって作動し前記振動を制御する能動制動子
    とから成る精密除振装置において、前記受動制動子及び
    前記駆動制動子はそれぞれ互いに反発するよう対向配置
    された磁石の対から成ると共に、前記能動制動子は前記
    磁石の一方が前記制御信号によって制御される電磁石で
    あることを特徴とする精密除振装置。 2、前記能動制動子は前記対向配置された磁石の対のう
    ち一方が円錐面又は角錐面を有し、他方が該円錐面又は
    角錐面に対応する凹面を有し、前記振動に対応して前記
    除振台に前記磁石の配列方向及びずれ方向の力を付与し
    て前記振動を実質的に相殺することを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の精密除振装置。
JP29950787A 1987-08-27 1987-11-27 精密除振装置 Pending JPH01131354A (ja)

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JP29950787A JPH01131354A (ja) 1987-08-27 1987-11-27 精密除振装置

Applications Claiming Priority (3)

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JP62-213237 1987-08-27
JP21323787 1987-08-27
JP29950787A JPH01131354A (ja) 1987-08-27 1987-11-27 精密除振装置

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JP29950787A Pending JPH01131354A (ja) 1987-08-27 1987-11-27 精密除振装置

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