JPH0821482A - 振動絶縁装置 - Google Patents

振動絶縁装置

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JPH0821482A
JPH0821482A JP15240694A JP15240694A JPH0821482A JP H0821482 A JPH0821482 A JP H0821482A JP 15240694 A JP15240694 A JP 15240694A JP 15240694 A JP15240694 A JP 15240694A JP H0821482 A JPH0821482 A JP H0821482A
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JP
Japan
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vibration
signal
displacement
sensor
damper
Prior art date
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JP15240694A
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English (en)
Inventor
Kimio Uchida
公夫 内田
Yasuto Iwamoto
康人 岩本
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SWCC Corp
Original Assignee
Showa Electric Wire and Cable Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】アクチュエータとは別に可変ダンパを設け、こ
の可変ダンパの減衰量を制御することにより振動絶縁性
能を向上させる。 【構成】アクチュエータ3で支持されている制御対象物
4に搭載され振動を検出して絶対速度信号S1を出力す
る振動センサ5と、振動センサ5の振動信号としての絶
対速度信号S1により駆動され減衰量が変化する可変ダ
ンパとしての磁性流体ダンパ6と、磁性流体ダンパ6に
高周波成分がカットされた絶対速度信号S1を入力させ
る制御回路C1と、制御回路C1からの制御信号により駆
動信号を生成するドライバD1とを備えている。 【効果】これにより振動に対する応答を高速にでき、ま
た制御対象物に外乱が作用した時の低周波帯域の制御対
象物の揺れを低減化させることができる。更には、発振
や加振状態になることを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は振動絶縁装置に係り、特
に、振動センサ又は変位センサからの信号に基づき制御
対象物を制御する振動絶縁装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、図4に示すようにベロフラム
31で囲繞された空気タンク32、空気タンク32とオ
リフィス33により連通した付加タンク34からなる空
気バネ30で支持された制御対象物35をパッシブに制
御するパッシブ振動絶縁装置は周知である。
【0003】また、上述した空気バネ30を使用して制
御対象物をアクティブに制御するアクティブ又はセミア
クティブ振動絶縁装置が採用されつつある。このアクテ
ィブ振動絶縁装置は、制御対象物に振動センサを搭載し
て振動を検出し、この振動信号によって振動絶縁装置に
アクチュエータからエネルギを注入し、線形フィードバ
ック制御や線形フィードフォワード制御の理論を用いて
振動絶縁装置の除振或いは絶縁効果を積極的に高めよう
とするものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらパッシブ
振動絶縁装置においては、空気バネの固有振動数のほか
に絶縁部材(制御対象物たる定盤やそれに搭載された精
密機器、除振台のフレーム等)により共振周波数などが
発生する。また、絶縁部材に外乱が作用すると大きな変
位を生じる。
【0005】一方、アクティブ振動絶縁装置において
は、アクチュエータとしての空気バネに逆位相の振動を
加振して振動を絶縁させるが、この際、必要以上に加振
する虞れがあるので、この加振に対する安全対策が必要
になる。また、制御周波数帯域が広いために発振する虞
があるので、この発振対策も必要になる。このため、制
御回路及びドライバが複雑になるので、(1)制御系の
調整が煩雑になる、(2)制御の安定化が難しくなる、
(3)装置が高価になる等の問題点がある。なお、アク
チュエータは空気バネに限らず、VCM(ボイス・コイ
ル・モータ)等においても上記と同様の問題点がある。
【0006】
【目的】本発明は、このような従来の問題点を解決する
ためになされたもので、アクチュエータとは別に可変ダ
ンパを設け、この可変ダンパの減衰量を制御することに
より振動絶縁性能を向上させることができる振動絶縁装
置。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明の振動絶縁装置は、アクチュエータで支持され
ている制御対象物に搭載され振動を検出して振動信号を
出力する振動センサ及び制御対象物とアクチュエータの
設置面間の変位を検出して変位信号を出力する変位セン
サの1つと、振動センサの振動信号及び変位センサの変
位信号の1つにより駆動され減衰量が変化する可変ダン
パと、可変ダンパに高周波成分がカットされた振動信号
及び変位信号の1つを入力させる制御回路とを備えたも
のである。
【0008】また、本発明の振動絶縁装置において、可
変ダンパは磁性流体ダンパが使用されている。更に、本
発明の振動絶縁装置において、可変ダンパは空気タンク
とオリフィスにより連通した付加タンクから成る空気バ
ネが使用されている。
【0009】
【作用】この振動絶縁装置によれば、制御対象物上に搭
載された振動センサ及び制御対象物とアクチュエータの
設置面間の変位を検出して変位信号を出力する変位セン
サの1つにより制御対象物の振動及び変位の1つが検出
される。この検出された振動信号及び変位信号の1つは
可変ダンパを駆動させ減衰量を変化させて振動制御が行
なわれる。また、高周波成分がカットされた振動信号及
び変位信号の1つのみを可変ダンパに入力させて、低周
波帯域の制御対象物の揺れを低減化させる。
【0010】このような可変ダンパは磁性流体ダンパ又
は空気タンクとオリフイスにより連通した付加タンクか
ら成る空気バネを使用することにより、揺れに対する応
答速度を速くすることができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明による振動絶縁装置の一実施例
について図面を参照して説明する。本発明の振動絶縁装
置は図1に示すように、基礎または床である設置面2上
に空気バネ、VCM(ボイス・コイル・モータ)等の防
振又は除振用のアクチュエータ3で支持された被除振台
または制御対象物4が設けられている。制御対象物4に
は振動を検出して振動信号S1を出力する振動センサ5
が搭載されている。この振動センサ5としては、例え
ば、公知の加速度センサもしくは速度センサ等が採用で
きる。なお、振動センサ5として速度センサが使用され
ている場合に、絶対加速度信号は、速度を1回微分する
ことにより得られる。また、振動センサ5として加速度
センサが使用されている場合に、絶対速度信号は加速度
を1回積分することにより得られる。
【0012】ここで、制御対象物4とは、定盤のような
被除振台のみならず、これに搭載された電子顕微鏡やI
C、LSIの製造装置であるステッパ等の精密機器が含
まれるものであり、この場合、振動センサ5はこのよう
な精密機器自体に搭載してもよい。また、この振動絶縁
装置1は、振動センサ5からの振動信号S1により駆動
され制御対象物4に加わる振動を減衰する可変ダンパで
ある磁性流体ダンパ6を備えている。この磁性流体ダン
パ6は図2に示すように、コイル9は遮蔽磁気路10に
包囲収納されて磁束の漏れを最小限にしている。このコ
イル9と同軸上に設けられたピストン部11は、コイル
9の内部を貫通する非磁性シリンダ8の内部に設けられ
ている。更に、コイル9の内部を貫通する非磁性シリン
ダ8の内部には磁性流体7が充填されている。ピストン
部11の上下それぞれにピストンロッド12が固着して
いる。ピストン部11との固着部分のピストンロッド1
2は、磁性流体7内にあり、ピストン部11の上方に固
着しているピストンロッド12の先端は、非磁性シリン
ダ8の外部に出て制御対象物4を制動する。ピストン部
11の下方に固着しているピストンロッド12の先端1
2bは、非磁性シリンダ8の底部空間13を上下に移動
自由である。ピストン部11の上下にあるピストンロッ
ド12の中間部分12cは、磁性流体7内および非磁性
シリンダ8間を上下に移動する。ここで用いられるピス
トン部11およびピストンロッド12は、磁気抵抗の小
さい鉄系、さらには純鉄系の材料が好ましい。
【0013】この実施例において振動センサ5としては
例えば速度センサが使用されており、制御対象物4の振
動を検出して絶対速度信号S1を出力し、この絶対速度
信号S1を処理して制御信号を生成する制御回路C1と、
制御回路C1からの制御信号により駆動信号を生成する
ドライバD1とを介して磁性流体ダンパ6を駆動させ
る。ドライバD1は電圧信号、電流信号、磁気信号又は
これらの複合信号の何れかひとつの信号を駆動信号とし
て磁性流体ダンパ6を駆動させ、制御対象物4に加わる
振動を絶対速度信号S1に応じた減衰量で減衰させる。
【0014】なお、制御回路C1は15〜20Hz以上
の高周波成分をカットするローパスフィルタを有し、制
御回路C1において予め設定されている振動レベルと、
振動センサ5から入力される振動レベルとを比較し、設
定されている振動レベル(15Hz以下の低周波の周波
数帯域)まで補正した制御信号をドライバD1に出力す
るものである。これにより磁性流体ダンパ6によって振
動制御する周波数帯域が15Hz以下の低周波成分にな
るので、低周波帯域の制御対象物4の揺れを低減化させ
ることができる。
【0015】このように構成された振動絶縁装置1の動
作について説明する。いま、制御対象物4が外乱等によ
り振動すると、振動センサ5は制御対象物4の振動を検
出して絶対速度信号S1を制御回路C1に出力する。制御
回路C1は予め設定されている振動レベルと、絶対速度
信号S1(振動センサ5から入力される振動レベル)と
を比較し、設定されている振動レベルまで補正するよう
に制御信号をドライバD1に出力する。ドライバD1はこ
の制御信号に基づき例えば電流信号を磁性流体ダンパ6
に入力させ駆動させる。
【0016】この磁性流体ダンパ6のコイル9に電流が
流れて磁場が印加されると、フェライト粒子が磁場によ
って配向し、液のすべり方向に従い、回転する仕事量に
変化をきたすため、見かけ粘性が増大し、ピストン部1
1の動きを押え振動エネルギを吸収する。従って、磁性
流体ダンパ6は磁性流体7への磁場の掛けかた、即ち電
流の強弱調整によってダンピング係数を制御することが
できるので、揺れに対する応答速度を速くすることがで
きる。
【0017】また、本実施例においては可変ダンパに磁
性流体ダンパ6を使用していたが、空気バネでもよい。
可変ダンパに使用される空気バネは、図4に示すような
ベロフラム31で囲繞された空気タンク32と、この空
気タンク32にオリフィス33により連通した付加タン
ク34とからなる。この空気バネ30は制御回路C1
制御により空気バネ30中の空圧を変化させてダンピン
グ係数を制御することができるので、磁性流体ダンパ6
と同様に揺れに対する応答速度を速くすることができ
る。
【0018】更に、本実施例においては制御対象物4に
搭載された振動センサ5から出力される振動信号S1
制御回路C1、ドライバD1を介して磁性流体ダンパ6、
空気バネ30等の可変ダンパを制御していたが、これに
限らず、変位センサによって制御してもよい。変位セン
サは図3に示すように、制御対象物4と空気バネ、VC
M(ボイス・コイル・モータ)等の防振又は除振用のア
クチュエータ3の設置面2間の絶対変位又は相対変位を
検出して絶対変位信号S2又は相対変位信号S3を出力す
る非接触変位センサ50で、制御対象物4又はアクチュ
エータ3、設置面2間の何れかに搭載されている。この
ような非接触変位センサ50としては、例えば、渦電流
素子、差動トランス、LED、レーザー素子等が採用で
きる。
【0019】これにより、非接触変位センサ50から出
力される絶対変位信号S2又は相対変位S3に基づき制御
回路C1、ドライバD1を介して磁性流体ダンパ6、空気
バネ30等の可変ダンパを制御させることができる。
【0020】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の振動絶縁装置によれば、アクチュエータで支持され
ている制御対象物に搭載され振動を検出して振動信号を
出力する振動センサ及び制御対象物とアクチュエータの
設置面間の変位を検出して変位信号を出力する変位セン
サの1つと、振動センサの振動信号及び変位センサの変
位信号の1つにより駆動され減衰量が変化する可変ダン
パと、可変ダンパに高周波成分がカットされた振動信号
及び変位信号の1つを入力させる制御回路とを備えたこ
とにより、制御対象物に外乱が作用した時の制御対象物
の揺れを低減化させることができ、またアクティブに制
御しないので制御回路及びドライバをシンプルに構成で
きる。
【0021】更に、高周波成分がカットされた振動信号
又は変位信号を入力させる制御回路を備えているので発
振を防止でき、また可変ダンパによって制御しているの
で加振状態になることを防止できる。なお、本発明の振
動絶縁装置は装置自体が複雑に構成されていないので安
価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における振動絶縁装置の一実施例を示す
説明図。
【図2】本発明における振動絶縁装置に使用される磁性
流体ダンパを示す断面図。
【図3】本発明における振動絶縁装置の他の実施例を示
す説明図。
【図4】従来のパッシブ振動絶縁装置と本実施例の振動
絶縁装置に使用される空気バネを示す説明図。
【符号の説明】
1…振動絶縁装置 2…設置面 3…アクチュエータ 4…制御対象物 5…振動センサ 30…空気バネ 32…空気タンク 33…オリフィス 34…付加タンク 50…非接触変位センサ S1…絶対速度信号(振動信号) S2…絶対変位信号(変位信号) S3…相対変位信号(変位信号) C1…制御回路 D1…ドライバ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アクチュエータで支持されている制御対象
    物に搭載され振動を検出して振動信号を出力する振動セ
    ンサ及び前記制御対象物と前記アクチュエータの設置面
    間の変位を検出して変位信号を出力する変位センサの1
    つと、前記振動センサの前記振動信号及び前記変位セン
    サの前記変位信号の1つにより駆動され減衰量が変化す
    る可変ダンパと、前記可変ダンパに高周波成分がカット
    された前記振動信号及び前記変位信号の1つを入力させ
    る制御回路とを備えたことを特徴とする振動絶縁装置。
  2. 【請求項2】前記可変ダンパは磁性流体ダンパであるこ
    とを特徴とする請求項1記載の振動絶縁装置。
  3. 【請求項3】前記可変ダンパは空気タンクとオリフィス
    により連通した付加タンクから成る空気バネであること
    を特徴とする請求項1記載の振動絶縁装置。
JP15240694A 1994-07-04 1994-07-04 振動絶縁装置 Pending JPH0821482A (ja)

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Effective date: 20040518

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