JPH06241275A

JPH06241275A - 除振装置

Info

Publication number: JPH06241275A
Application number: JP5025198A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Mizuno; 孝之水野; Kenichi Yano; 憲一箭野; Tatsuji Nakano; 龍児中野; Yoichi Kanemitsu; 陽一金光; Kazuhide Watanabe; 和英渡辺
Original assignee: Ebara Corp; Kajima Corp
Current assignee: Ebara Corp; Kajima Corp
Priority date: 1993-02-15
Filing date: 1993-02-15
Publication date: 1994-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】ステータと可動部との間隙を大きくして除振
効果を高めると共に、制御電磁石を浮上用のみとする。【構成】ステータ１に浮上用電磁石２を設け、ステー
タ１と可動部１０との間隙Ｃを比較的大きく形成し、ス
テータ１と可動部１０との間に磁気ダンパＥを設けると
共に、可動部１０をセンタリングする弾性手段であるコ
イルばね１４を設け、水平方向の制御用の永久磁石３を
設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は除振装置に関し、特に、
磁気浮上式の電磁アクチュエータを用いた除振装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】磁気浮上式の除振装置に関して、本出願
人は特開平２−２０３０４０号公報において、磁気軸受
を電磁アクチュエータとして用いた磁気式防振装置を提
案している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種の電磁アクチュ
エータにおいては、基台に固定されたステータと、この
ステータに非接触で支持され頂部が除振台に固定された
可動部との水平方向の間隙が大きいほど、ステータ側か
らの水平振動について、大きなレベルの振動に対しても
除振効果を得ることができる。

【０００４】しかし間隙を大きくすると、水平方向の制
御を水平方向制御用電磁石の吸引力で行おうとした場合
に、水平方向制御用電磁石の容量が大きくなり、制御電
流が増大すると共に、アクチュエータが大型化するとい
う問題が存在する。

【０００５】本発明は、水平方向制御用電磁石の代りに
永久磁石を用いた磁気ダンパと弾性手段を設けることに
よりステータと可動部との間隙を大きくして除振効果を
向上すると共に、制御電磁石は鉛直方向の浮上用のみと
して全体の電磁石の容量を小さくし、以て微振動から地
震動まで広い振動領域に対応することが出来る除振装置
の提供を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の除振装置は、電
磁アクチュエータと、電磁アクチュエータを制御するた
めの制御手段と、電磁アクチュエータの頂部に固定され
た除振台とを含み、前記電磁アクチュエータは、基台に
固定されたステータと、該ステータに比較的大きい間隙
を設けて非接触に支持されて且つ頂部が除振台に固定さ
れた可動部とを含んでおり、前記ステータには浮上用電
磁石と水平方向減衰用永久磁石とが設けられ、前記可動
部には前記水平方向減衰用永久磁石と共に磁気ダンパを
構成する導体板が絶縁して設けられており、前記ステー
タと可動部間に弱い剛性を与えることにより該可動部を
センタリングする弾性手段が設けられている。

【０００７】本発明の実施に際して、上記弾性手段は、
ステータと可動部との間に円周等配に介装され、両端が
回転自在でばね定数が極めて小さい複数のコイルばね、
又は、渦巻ばね、若しくは、ステータと可動部にそれぞ
れ対向して固設された相互に異なる極の永久磁石で構成
するのが好ましい。

【０００８】

【作用】上記のように構成された本発明の除振装置によ
れば、可動部は浮上用電磁石でステータと非接触に磁気
浮上され、水平方向については弾性手段による非常に弱
い剛性でセンタリングされ、磁気ダンパにより振動時に
減衰が与えられる。

【０００９】ステータ側からの鉛直方向の振動に対して
は、浮上用電磁石の制御電流を制御することで除振する
ことが可能である。また、可動部とステータとの間隙が
大きく、弾性手段による剛性は除振特性に影響を与えな
い程度に小さく（弱く）、且つ、可動部が非接触に浮上
しているので摩擦力が作用しない、という理由に基づ
き、ステータ側からの水平方向の振動に対しては、微小
レベルから大きなレベルの振動に至るまで広範囲に亘っ
て除振を行うことが出来る。

【００１０】さらに、除振台からの水平方向の振動は、
磁気ダンパにより減衰を与えられ、速やかに制振され
る。この際、可動部は弾性手段によりセンタリングされ
る。この様に、上述のアクチュエータによれば鉛直方向
の浮上用電磁石のみが電力を消費し、浮上の間隙は非常
に小さいため、電磁石の容量及び制御電流が小さくな
る。そして、水平方向の制御については永久磁石を用い
た磁気ダンパ及び弾性手段にのみよって行われるので、
アクチュエータ自体が小形化されるのである。

【００１１】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

【００１２】先ず、本発明の必須の構成要素である電磁
アクチュエータについて説明すると、図１及び図２にお
いて、全体を符号Ａで示す電磁アクチュエータは、床Ｂ
に固設されたステータ１と、そのステータ１の内部に、
水平方向に比較的大きい間隙Ｃを設けて非接触に支持さ
れた可動部１０とから概略構成され、この可動部１０の
頂部には、除振台Ｄが固設されている。

【００１３】前記ステータ１には、可動部１０の下部フ
ランジ部１１の上面に対向して浮上用電磁石２が設けら
れている。また、ステータ１の上部には、複数（図示の
例では４個）のそれぞれ１対の水平方向減衰用永久磁石
３が円周等配に設けられている。

【００１４】前記可動部１０には、１対の永久磁石３の
間に延びる導体板１２が絶縁部材１３を介して突設さ
れ、これら導体板１２と永久磁石３とにより磁気ダンパ
Ｅが構成されている。そして、ステータ１と可動部１０
との間には、弱い剛性を与え可動部１０をセンタリング
する弾性手段である複数（図示の例では４個）のコイル
ばね１４が介装されている。このコイルばね１４のばね
定数は、非常に小さく、また、コイルばね１４の両端部
は、ステータ１及び可動部１０に対し図示しない手段で
回転自在に支持されている。

【００１５】他方、垂直方向制御用コントローラ２０が
設けられている。その垂直方向制御コントローラ２０に
は、ステータ１の可動部１０の底部中央に対向する位置
に設けられたギャップセンサ２１と、ステータ１の底部
外側に設けられた床垂直方向振動センサ２２と、除振台
Ｄの下面に設けられた台垂直方向振動センサ２３と、浮
上用電磁石２とがそれぞれ接続されている。

【００１６】次に、制御の態様を説明する。

【００１７】垂直方向の制御に関し垂直方向制御用コン
トローラ２０は、浮上用電磁石３を駆動して可動部１０
を吸引浮上し、ギャップセンサ２１からのギャップ量の
フィードバックにより浮上位置を保持する。また、台垂
直方向振動センサ２３からの信号をフィードバックして
コントロールすることで、除振特性を付加する。これに
加えて、垂直方向振動センサ２２からの床振動に対応す
る信号をフィードフォワードし、床振動をキャンセルす
る制御を加えることで、除振特性をさらに付加する。

【００１８】水平方向の除振は、コイルばね１４による
センタリング効果により超低固有振動数が得られる。そ
れと共に、磁気ダンパＥの水平方向減衰用永久磁石４の
間に挿入した導体板１２の水平方向移動により発生する
渦電流が可動部１０に作用することに起因して減衰効果
が得られる。これ等の理由に基づいて、図８−１０で示
す様な除振効果が得られる。すなわち、図８で示す様な
振動を付加した場合には、上述した様な理由に基づいて
図９に示す様な水平方向振動伝達特性が得られ、その結
果、除振台Ｄにおける振動スペクトルは図１０で示す通
りとなる。そして図９から明らかな様に、床Ｂから伝達
される微振動や地震動の卓越振動に対して大きな除振領
域を確保することが出来るのである。また、ステータ１
と可動部１０の間隙Ｃを大きくすることで、大きなレベ
ルの入力或いは振動についてまで、除振効果を発揮する
ことが出来るのである。

【００１９】図３は、弾性手段の別の実施例を示し、ス
テータ１と可動部１０との間に、複数（図示の例では４
個）の渦巻ばね１５を円周等配に介装した例である。

【００２０】図４は、弾性手段の別の実施例を示し、ス
テータ１側にＮ極の永久磁石１６、可動部１０側にもＮ
極の永久磁石１７を隙間を設けて複数組（図示の例では
４組）円周等配に配置した例である。

【００２１】図５は、中心線上に各２個合計４個のアク
チュエータＡにより除振台Ｄを支持し、その除振台Ｄに
例えば精密機械装置Ｆを載置した例である。

【００２２】図６及び図７は、精密機械装置Ｆに２個及
び１個のアクチュエータＡを取付けて支持した例であ
る。

【００２３】次に、図１−７で示すアクチュエータＡは
浮上のみに働き、アクチュエータの外に配置した弾性手
段及び磁気ダンパと、除振台を付加して構成された除振
装置について説明する。

【００２４】図１１及び図１２はその様な除振装置の第
１実施例を示している。図１１、図１２において、弾性
手段としてはコイルバネ３４が設けられており、磁気ダ
ンパとしては筒型磁気ダンパＥが用いられている。な
お、図１２において、符号Ｒは回転支持部を示してい
る。この第１実施例によれば、図１−７に関連して説明
したアクチュエータＡは浮上制御のみに作用し、コイル
バネ３４及び筒型磁気ダンパＥの存在により、水平方向
の振動が図８−１０で示す様に減衰される。

【００２５】図１３は除振装置の第２実施例を示してい
る。この実施例は図１１、図１２の第１実施例とはアク
チュエータＡ及びコイルバネ３４の配置が若干異なって
いる。しかし、構成及び作用効果は同様であるため、重
複説明は省略する。

【００２６】図１４及び図１５で示す第３実施例も第１
及び第２実施例と同様な構成を有しており、作用効果も
同等である。但し、コイルバネ３４及び筒型磁気ダンパ
Ｅの配置が異なっている。すなわち、コイルバネ３４及
び筒型磁気ダンパＥは鉛直方向に１列となって配置され
ており、床Ｂに固定された支持部材４０に連結されてい
るのである。

【００２７】図１６で示す第４実施例も第３実施例と同
様に、除振台Ｄの外部に設けられた支持部材４０にコイ
ルバネ３４及び筒型磁気ダンパＥが連結されている。但
し、コイルバネ３４及び筒型磁気ダンパＥの配置が図１
４、図１５の場合とは異なって入る。

【００２８】図１７で示す第５実施例では、第４実施例
とコイルバネ３４及び磁気ダンパの配置は同様である
が、磁気ダンパとしては図１１−１６で示されているの
とは別のタイプのもの（符号ＭＥで示す）が用いられて
いる。その他の点については、第１〜４実施例の場合と
同様である。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、ステータと可動部との間隙を大きくして、
大きな水平振動の入力レベルまで除振効果を向上すると
共に、水平方向の電磁石を無くすことにより制御電流を
減らし、アクチュエータをコンパクト化することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図２のＡ−Ａ線矢視断
面図。

【図２】図１のＢ−Ｂ線矢視断面図。

【図３】弾性手段の別の実施例を示す図面。

【図４】弾性手段の別の実施例を示す図面。

【図５】電磁アクチュエータ配置の一例を示す正面図。

【図６】電磁アクチュエータ配置の他の例を示す正面
図。

【図７】図６の側面図。

【図８】付加される振動のスペクトルを示す図。

【図９】除振装置の水平方向振動伝達特性を示す図。

【図１０】振動台における振動スペクトルを示す図。

【図１１】本発明の除振装置の第１実施例を示す断面
（図１２のＩ−Ｉ矢視断面）図。

【図１２】図１１のＨ−Ｈ矢視図。

【図１３】本発明の除振装置の第２実施例を示す平面
図。

【図１４】本発明の除振装置の第３実施例を示す平面
図。

【図１５】図１４のＪ−Ｊ矢視図。

【図１６】本発明の除振装置の第４実施例を示す平面
図。

【図１７】本発明の除振装置の第５実施例を示す平面
図。

【図１８】図１４のＫ−Ｋ矢視図。

【符号の説明】

Ａ・・・電磁アクチュエータＢ・・・床Ｃ・・・間隙Ｄ・・・除振台Ｅ、ＭＥ・・・磁気ダンパＦ・・・精密機械装置１・・・ステータ２・・・浮上用電磁石３・・・水平方向減衰用永久磁石１０・・・可動部１１・・・下部フランジ１２・・・導体板１３・・・絶縁部材１４、３４・・・コイルばね１５・・・渦巻ばね１６，１７・・・永久磁石２０・・・垂直方向制御用コントローラ２１・・・ギャップセンサ２２・・・床垂直方向加速度センサ２３・・・台垂直方向加速度センサ３１・・・台水平方向加速度センサ４０・・・支持部材

フロントページの続き (72)発明者中野龍児東京都調布市飛田給二丁目19番１号鹿島建設株式会社技術研究所内 (72)発明者金光陽一神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号株式会社荏原総合研究所内 (72)発明者渡辺和英神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号株式会社荏原総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁アクチュエータと、電磁アクチュエ
ータを制御するための制御手段と、電磁アクチュエータ
の頂部に固定された除振台とを含み、前記電磁アクチュ
エータは、基台に固定されたステータと、該ステータに
比較的大きい水平方向の間隙を設けて非接触に支持され
て且つ頂部が除振台に固定された可動部とを含んでお
り、前記ステータには浮上用電磁石と水平方向減衰用永
久磁石とが設けられ、前記可動部には前記水平方向減衰
用永久磁石と共に磁気ダンパを構成する導体板が絶縁し
て設けられており、前記ステータと可動部間に弱い剛性
を与えることにより該可動部をセンタリングする弾性手
段が設けられていることを特徴とする除振装置。