(57)【要約】【課題】周辺温度環境の変化によらず常に高い振動絶縁性能を持った能動型振動絶縁装置を提供すること。【解決手段】床と被支持物体との間に配置され床から被支持物体への振動を受動的に低減する受動型振動絶縁部と、受動型振動絶縁部に直列に設置され受動型振動絶縁部が受ける力を計測する力計測部と、床に対する被支持物体の相対変位を計測する相対変位計測部と、力計測部の出力から誤差成分を含む低周波成分を除去する低周波成分除去フィルタと、相対変位計測部の出力から受動型振動絶縁部に作用する力を推定することにより低周波成分除去フィルタによって除去された低周波成分を補償してアクチュエータ制御信号を生成する補償器と、床と被支持物体との間に受動型振動絶縁部および力計測部と並列に設置されアクチュエータ制御信号を入力として床に対する被支持物体の相対的な位置変化を補償するアクチュエータとを備える。【選択図】図１
2015059584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
床と被支持物体との間に配置され前記床から前記被支持物体への振動を受動的に低減する受動型振動絶縁部と、
前記受動型振動絶縁部に直列に設置され前記受動型振動絶縁部が受ける力を計測する力計測部と、
前記床に対する前記被支持物体の相対変位を計測する相対変位計測部と、
前記力計測部の出力から誤差成分を含む低周波成分を除去する低周波成分除去フィルタと、
前記相対変位計測部の出力から前記受動型振動絶縁部に作用する力を推定することにより前記低周波成分除去フィルタによって除去された低周波成分を補償してアクチュエータ制御信号を生成する補償器と、
前記床と前記被支持物体との間に前記受動型振動絶縁部および前記力計測部と並列に設置され前記アクチュエータ制御信号を入力として前記床に対する前記被支持物体の相対的な位置変化を補償するアクチュエータと
を備えた能動型振動絶縁装置。
【請求項２】
補償器は、
相対変位計測部の出力から受動型振動絶縁部に作用する力を推定する力推定部と、
前記力推定部の出力から低周波成分を除去する第１フィルタと、
前記相対変位計測部の出力を微分する微分器と、
前記微分器の出力から低周波成分を除去する第２フィルタと、
低周波成分除去フィルタの出力と前記第１フィルタの出力との差分を第２フィルタの出力で除算した結果から高周波成分を除去する第３フィルタとを備え、
前記補償器の出力は、
前記第３フィルタの出力と前記微分器の出力との積に前記力推定部の出力を加えた値である
ことを特徴とする請求項１に記載の能動型振動絶縁装置。
【請求項３】
床に対する被支持物体の相対変位に対する指令信号と相対変位計測部の出力とから補助制御信号を出力する制御器をさらに備え、
アクチュエータ制御信号は補償器の出力信号と前記補助制御信号との和であることを特徴とする請求項１または２に記載の能動型振動絶縁装置。
【請求項４】
相対変位計測部は、
被支持物体に設置された第１加速度センサの出力と床に設置された第２加速度センサの出力との差分から前記被支持物体と前記床との相対変位を求めることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の能動型振動絶縁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動源から対象物への振動の伝達を抑制する能動型振動絶縁装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の能動型振動絶縁装置では、受動型振動絶縁部と並列にアクチュエータが追加され、さらに受動型振動絶縁部に対して並列にコイルばねが設置され、そのコイルばねの変形によって生じる復元力を測定するためのロードセルがコイルばねに対して直列に接続されている。被支持物体と振動源との間の相対変位によって生じたコイルばねの復元力をロードセルで検知し、ロードセルが検知した復元力に応じてアクチュエータを駆動制御することで振動絶縁性能を高めている。（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−７４５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ロードセルなどの力計測部の出力信号は、無負荷状態においても微少信号が出力されるゼロ点オフセットを含んでおり、さらに、周辺温度環境の変化によって出力信号が変化する温度ドリフト特性を有している。そのため、このような誤差を含む力計測部の出力信号に基づいてアクチュエータを駆動制御すると、能動型振動絶縁装置の振動絶縁性能が低下し、十分な振動絶縁性能が得られないという問題があった。
【０００５】
本発明は前記のような問題を解決するためになされたもので、周辺温度環境の変化によらず常に高い振動絶縁性能を持った能動型振動絶縁装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による能動型振動絶縁装置は、床と被支持物体との間に配置され床から被支持物体への振動を受動的に低減する受動型振動絶縁部と、受動型振動絶縁部に直列に設置され受動型振動絶縁部が受ける力を計測する力計測部と、床に対する被支持物体の相対変位を計測する相対変位計測部と、力計測部の出力から誤差成分を含む低周波成分を除去する低周波成分除去フィルタと、相対変位計測部の出力から受動型振動絶縁部に作用する力を推定することにより低周波成分除去フィルタによって除去された低周波成分を補償してアクチュエータ制御信号を生成する補償器と、床と被支持物体との間に受動型振動絶縁部および力計測部と並列に設置されアクチュエータ制御信号を入力として床に対する被支持物体の相対的な位置変化を補償するアクチュエータとを備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、床と被支持物体との間に配置され床から被支持物体への振動を受動的に低減する受動型振動絶縁部と、受動型振動絶縁部に直列に設置され受動型振動絶縁部が受ける力を計測する力計測部と、床に対する被支持物体の相対変位を計測する相対変位計測部と、力計測部の出力から誤差成分を含む低周波成分を除去する低周波成分除去フィルタと、相対変位計測部の出力から受動型振動絶縁部に作用する力を推定することにより低周波成分除去フィルタによって除去された低周波成分を補償してアクチュエータ制御信号を生成する補償器と、床と被支持物体との間に受動型振動絶縁部および力計測部と並列に設置されアクチュエータ制御信号を入力として床に対する被支持物体の相対的な位置変化を補償するアクチュエータとを備えているので、力計測部を備えた能動型振動絶縁装置において高い振動絶縁性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１による能動型振動絶縁装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１による受動型振動絶縁部の例を示す構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１によるフィルタの折点角周波数と振動伝達率との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１による補償器を示す構成図である。
【図５】本発明の実施の形態２による能動型振動絶縁装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１による能動型振動絶縁装置の一例を示したものである。本発明の実施の形態１による能動型振動絶縁装置１は、精密機器などが搭載される被支持物体２と振動源が存在する床３との間に構成されており、振動源によって床３に与えられた振動が被支持物体２に搭載された精密機器に伝搬することを防止する。被支持物体２に搭載される精密機器としては、例えば、半導体製造装置などがある。また、床３に振動を与える振動源としては、例えば、冷凍機や回転機などがある。なお、実施の形態１においては、精密機器が被支持物体２に搭載され、被支持物体２に能動型振動絶縁装置が接続されるものとして説明するが、精密機器に直接に能動型振動絶縁装置が接続される構成であっても良い。
【００１０】
被支持物体２と床３との間に構成される能動型振動絶縁装置１は、設置された方向に力を受ける受動型振動絶縁部４と、受動型振動絶縁部４に対して直列に接続され受動型振動絶縁部４が受ける力を計測する力計測部５と、受動型振動絶縁部４に対して並列に接続され設置された方向に力を発生するアクチュエータ６と、被支持物体２と床３の相対変位を計測する相対変位計測部７と、力計測部５の出力信号および相対変位計測部７の出力信号からアクチュエータ６を駆動制御するアクチュエータ駆動部８とから構成されている。
【００１１】
アクチュエータ駆動部８は、力計測部５の出力信号に含まれる「ゼロ点オフセット」と「温度ドリフトに起因した低周波変動」を除去する低周波成分除去フィルタ９と、相対変位計測部７の出力信号を用いて低周波成分除去フィルタ９の影響を補償する補償器１０とから構成される。なお、アクチュエータ駆動部８は、例えば、マイクロコンピュータなどの演算装置とアナログ集積回路とで構成された電気回路などによって実現される。アクチュエータ駆動部８は、力計測部５および相対変位計測部７からの信号を元に、アクチュエータ６を制御する信号を出力する。
【００１２】
受動型振動絶縁部４は、コイルばねなどの弾性要素とオイルダンパなどの減衰要素とを組み合わせたものであり、床３から伝達される振動が被支持物体２に伝わることを受動的に低減する。受動型振動絶縁部４における弾性要素と減衰要素の組み合わせについては、様々な構成が想定される。例えば、受動型振動絶縁部４が弾性要素１つのみで構成される場合は、構造が非常に単純になるものの、受動型振動絶縁部４の固有振動数と同じ周波数の振動については非常に大きな振動が励起される。本発明の実施の形態１における受動型振動絶縁部４は、理解を容易にするために、図２に示すように弾性要素１１と減衰要素１２とが並列に設置された構成として説明する。ただし、本発明における受動型振動絶縁部４の構成はこれに限るものではなく、振動絶縁を行うものであれば弾性要素と絶縁要素をどの様に組み合わせても良い。
【００１３】
アクチュエータ６は、被支持物体２と床３との間に設置され、アクチュエータ駆動部８からのアクチュエータ制御信号を入力として、被支持物体２の床３に対する相対的な位置の変化を補償するように動作するものである。アクチュエータ６としては、ボイスコイルモータや圧電アクチュエータなどが使用される。
【００１４】
力計測部５は、床３と被支持物体２との間で、受動型振動絶縁部４と直列に接続され、受動型振動絶縁部４に働く力を検知する。力計測部５としては、例えば、歪みゲージ式のロードセルや圧電式のロードセルなどが使用される。ロードセルにはいくつかの方式があるが、本発明における力計測部５は、受動型振動絶縁部４に働く力をＤＣ成分に近い低周波成分も含めて検知できるものであれば、どの様なものでもかまわない。また、力計測部５の出力信号は非常に微少な信号であるため、アンプなどで信号を増幅してからアクチュエータ駆動部８へ出力しても良い。
【００１５】
例えば、弾性要素１１の剛性係数をｋ、減衰要素１２の粘性減衰係数をｃとし、被支持物体２の絶対変位をｘＰ、床３の絶対変位をｘＢ、時間をｔとすると、力計測部５で検出される受動型振動絶縁部４と床３との間の力ＦＬは、以下の式で表される。
【００１６】
【数１】
2015059584.tif 000003
【００１７】
ここで、力計測部５の出力信号ＦＬは、引張力を正としている。また、δＦＬは、力計測部５の出力に含まれるゼロ点オフセットや温度ドリフトに起因した低周波の誤差成分である。
【００１８】
相対変位計測部７は、被支持物体２の絶対変位ｘＰと床３の絶対変位ｘＢとの差に相当する相対変位ｘＰ−ｘＢを検知し、この値をアクチュエータ駆動部８に出力する。相対変位計測部７は、例えば、被支持物体２にレーザ測距センサ、レーザ干渉計、超音波センサなどを設置し、床３からの反射波を受信することにより実現する。また、被支持物体２に搭載した加速度センサからの出力と床３に搭載した加速度センサからの出力との差分情報を、時間方向に２階積分することにより、相対変位を求めても良い。さらに、被支持物体２に搭載した速度センサからの出力と床３に搭載した速度センサからの出力との差分情報を、時間方向に１階積分することにより、相対変位を求めても良い。ここで、相対変位計測部７は、相対変位ｘＰ−ｘＢを検知できるものであればどの様なものであってもかまわない。
【００１９】
低周波成分除去フィルタ９は、力計測部５から出力された受動型振動絶縁部４と床３との間の力ＦＬに対して、ゼロ点オフセット成分や温度ドリフト成分である低周波の誤差成分を含む低周波成分を除去し、補償器１０に出力する。
【００２０】
力計測部５としてロードセルを使用した場合、その出力には、ある一定の微少信号であるゼロ点オフセットが含まれている。ゼロ点オフセットは、その値がほとんど変化しないため、力計測部５の出力のＤＣ誤差成分と考えることができる。さらに、力計測部５の出力には、温度ドリフトに起因した温度ドリフト成分が含まれている。温度ドリフト成分は、温度が変化しないときはその値が変化しないため、力計測部５の出力のＤＣ誤差成分と考えることができる。また、温度が変化するときは温度の変化に伴ってその値が非常にゆっくりと変化するため、力計測部５の出力の低周波の誤差成分と考えることができる。
【００２１】
低周波成分除去フィルタ９では、力計測部５の出力からこれらのゼロ点オフセットと温度ドリフト成分を除去するために、ハイパスフィルタＨ（ω）を施す。ここで、ωは、ハイパスフィルタの折点角周波数を表している。ただし、力計測部５の出力にハイパスフィルタを施すと、本来の受動型振動絶縁部４が受ける力を計測した成分のうち低周波成分が失われてしまう可能性がある。ここでは、温度ドリフト成分の時間変化による周波数は非常に低いことから、この温度ドリフト成分のみを除去できるようにするために、ハイパスフィルタＨ（ω）の折点角周波数ωをできる限り低い周波数に設定することになる。
【００２２】
ここで、一般的には、ハイパスフィルタの折点角周波数ωを可能な限り低く設定することにより、力計測部の出力から失われる低周波成分を可能な限り少なくすることができ、能動型振動絶縁装置１において高い振動絶縁特性が実現できると考えられる。
【００２３】
ただし、ハイパスフィルタＨ（ω）の次数などのフィルタ構成によらず、ただ折点角周波数ωを低く設定するだけでは、十分な振動絶縁特性を実現することができないという場合がある。以下に、理解を容易にするために、ハイパスフィルタＨ（ω）として以下の式で表される１次元ハイパスフィルタを適用した場合について説明する。ただし、以下に説明する事柄については、より高次のハイパスフィルタへの拡張も可能であり、本質的な事柄についてはハイパスフィルタの次数には依存しない。
【００２４】
【数２】
2015059584.tif 000004
【００２５】
被支持物体２の質量をｍＰ、アクチュエータ６の力をＦＡとすると、被支持物体２の運動方程式は以下のように表わされる。
【００２６】
【数３】
2015059584.tif 000005
【００２７】
式（１）と式（３）から、アクチュエータ６の力ＦＡが力計測部５で検出される受動型振動絶縁部４と床３との間の力ＦＬと同じであれば、以下の関係が成り立つ。
【００２８】
【数４】
2015059584.tif 000006
【００２９】
ここで、力計測部５に含まれるゼロ点オフセットや温度ドリフトに起因した低周波の誤差成分であるδＦＬがゼロとなれば、被支持物体２に与えられる力がゼロとなり、床３から被支持物体２への振動伝達を完全に絶縁することができる。
【００３０】
力計測部５に含まれるゼロ点オフセットや温度ドリフトに起因した低周波の誤差成分であるδＦＬをゼロにするためには、力計測部５の出力信号ＦＬに対して式（２）で示されるハイパスフィルタＨ（ω）を適用しなければならない。ハイパスフィルタＨ（ω）を適用したときの運動方程式は、以下のようになる。
【００３１】
【数５】
2015059584.tif 000007
【００３２】
ここで、ＸＰ（ｓ）は被支持物体２の絶対変位ｘＰをラプラス変換したもの、ＸＢ（ｓ）は床３の絶対変位ｘＢをラプラス変換したものである。式（５）を変形して床３の絶対変位ｘＢに対する被支持物体２の絶対変位ｘＰの伝達率Ｇ（ｓ）を求めると、以下のようになる。
【００３３】
【数６】
2015059584.tif 000008
【００３４】
具体的な数値例を元に、式（６）に示した伝達率Ｇ（ｓ）とハイパスフィルタの折点角周波数ωとの関係を考える。被支持物体２の質量ｍｐを１ｋｇ、弾性要素１１の剛性係数ｋを１００００Ｎ／ｍ、減衰要素１２の粘性減衰係数ｃを１０００Ｎｓ／ｍとして、ハイパスフィルタの折点角周波数ωを２π×１０−２、２π×１０−４、２π×１０−６［ｒａｄ/ｓ］としたときの伝達率Ｇ（ｓ）の様子を、図３に示す。
【００３５】
例えば、図３において、ハイパスフィルタの折点角周波数ωを２π×１０−６［ｒａｄ/ｓ］に設定したときの伝達率Ｇ（ｓ）は、十分な振動絶縁性能が得られる周波数は１０−１［Ｈｚ］程度より高周波の領域であり、ハイパスフィルタの折点角周波数である１０−６［Ｈｚ］あたりから１０−１［Ｈｚ］程度までの周波数成分は除去できないことになる。そのため、ハイパスフィルタの折点角周波数ωを２π×１０−６［ｒａｄ/ｓ］とした場合、すなわち、除去できる温度ドリフトの温度変化周期を１０日以上とした場合でも、１０−１［Ｈｚ］程度の振動が床３から被支持物体２に伝わることになる。
【００３６】
以上のことから、力計測部５の出力信号に含まれるゼロ点オフセットや温度ドリフトの影響を除去しながら低周波数からの振動絶縁特性を得るためには、力計測部５の出力信号に対して低周波成分除去フィルタ９を追加するだけでは不十分であることが分かる。そこで、本実施の形態では、補償器１０を追加することにより、相対変位計測部７の出力信号を元に低周波成分除去フィルタ９で失われた力計測部５の低周波数の振動情報を補償する。
【００３７】
図４は、補償器１０の構成を示したものである。補償器１０は、低周波成分除去フィルタ９の出力信号と相対変位計測部７の出力信号とを入力として、アクチュエータ６への制御信号を出力する。補償器１０は、力推定部１３と、第１フィルタ１４と、微分器１５と、第２フィルタ１６と、第３フィルタ１７とから構成される。
【００３８】
力推定部１３では、相対変位計測部７の出力である被支持物体２の絶対変位ｘＰと床３の絶対変位ｘＢとの差である相対変位ｘＰ−ｘＢから、以下の式をもとに推定力ＦＥを求める。
【００３９】
【数７】
2015059584.tif 000009
【００４０】
ここで、ｋＥは弾性要素１１の剛性係数の設計値、ｃＥは減衰要素１２の粘性減衰係数の設計値である。ここで、弾性要素１１の実際の剛性係数ｋが設計値ｋＥとほぼ同じ値であり、減衰要素１２の実際の粘性減衰係数ｃが設計値ｃＥとほぼ同じ値である場合は、式（１）に示された力計測部５が検知する力ＦＬと、式（７）に示された力推定部１３の出力である推定力ＦＥは、一致する。ただし、現実には、弾性要素１１の実際の剛性係数ｋを高い精度で設計値ｋＥに一致させることは可能であるが、減衰要素１２の実際の粘性減衰係数ｃを高い精度で設計値ｃＥに一致させることは非常に困難である。さらに、周辺温度が変化すると粘性減衰係数の値が変化してしまうため、力推定部１３の出力である推定力ＦＥは、力計測部５が検知する力ＦＬに対して実際の粘性減衰係数ｃと設計値ｃＥとの差に起因する誤差を含む。
【００４１】
減衰要素１２の実際の粘性減衰係数ｃと設計値ｃＥとの差をδｃとし、弾性要素１１の実際の剛性係数ｋが設計値ｋＥと一致しているとすると、式（７）は以下のようになる。
【００４２】
【数８】
2015059584.tif 000010
【００４３】
第１フィルタ１４は、力推定部１３の出力である推定力ＦＥにフィルタ処理を行い、低周波成分除去フィルタ９の出力信号との差分を計算するための信号を与える。第１フィルタ１４の構成としては、例えば、低周波成分除去フィルタ９と同じ特性を持つハイパスフィルタＨ（ω）とする。第１フィルタ１４として、力計測部５に含まれるゼロ点オフセットや温度ドリフトに起因した低周波の誤差成分であるδＦＬをゼロにするような、低周波成分除去フィルタ９と同じ特性を持つハイパスフィルタＨ（ω）を用いた場合、低周波成分除去フィルタ９の出力信号と第１フィルタ１４の出力信号の差分であるδＦは、以下のように表される。
【００４４】
【数９】
2015059584.tif 000011
【００４５】
なお、第１フィルタ１４は低周波成分除去フィルタ９と同じ特性を持つとして説明するが、δＦＬをゼロにするようなフィルタであればどの様なものでもよい。
【００４６】
一方、微分器１５は、相対変位計測部７の出力である被支持物体２の絶対変位ｘＰと床３の絶対変位ｘＢとの差に相当する相対変位ｘＰ−ｘＢの微分を計算し、被支持物体２と床３との相対速度ｄ／ｄｔ（ｘＰ−ｘＢ）を出力する。相対変位ｘＰ−ｘＢの微分計算は、一定時間毎に入力信号の差分を求める方法や、擬似微分を求める方法など、微分計算を行うものであればどの様なものでもかまわない。
【００４７】
第２フィルタ１６は、微分器１５の出力であるｄ／ｄｔ（ｘＰ−ｘＢ）に対してフィルタ処理を行い、低周波成分除去フィルタ９の出力信号と第１フィルタ１４の出力信号との差分信号δＦに対して除算を行う信号を出力する。第２フィルタ１６の構成としては、例えば、低周波成分除去フィルタ９と同じ特性を持つハイパスフィルタＨ（ω）とする。第２フィルタ１６として、力計測部５に含まれるゼロ点オフセットや温度ドリフトに起因した低周波の誤差成分であるδＦＬをゼロにするような、低周波成分除去フィルタ９と同じ特性を持つハイパスフィルタＨ（ω）を用いた場合、低周波成分除去フィルタ９の出力信号と第１フィルタ１４の出力信号との差分信号δＦを第２フィルタ１６の出力で除算した結果であるδｃＥは、以下のようになる。
【００４８】
【数１０】
2015059584.tif 000012
【００４９】
ここで、Δ（ｔ）は、フィルタ処理中に発生する誤差信号である。
【００５０】
なお、第２フィルタ１６は低周波成分除去フィルタ９と同じ特性を持つとして説明するが、δＦＬをゼロにするようなフィルタであればどの様なものでもよい。
【００５１】
第３フィルタ１７は、式（１０）によって求まったδｃＥに対してフィルタ処理を行う。第３フィルタ１７は、δｃＥを求めるフィルタ処理中に発生した誤差信号Δ（ｔ）の変動成分に対して十分低い遮断周波数を持つローパスフィルタＬ（ω）である。第３フィルタ１７として、δｃＥを求めるフィルタ処理中に発生した誤差信号Δ（ｔ）をゼロにするようなローパスフィルタＬ（ω）を用いた場合、第３フィルタ１７の出力δｃＥ０は、以下のように表される。
【００５２】
【数１１】
2015059584.tif 000013
【００５３】
ここで、減衰要素１２の実際の粘性減衰係数ｃと設計値ｃＥとの差δｃが時間的に変化しない場合、第３フィルタ１７の出力δｃＥ０はδｃと一致する。さらに、δｃが周辺温度環境の変化によって変動する場合であっても、ローパスフィルタＬ（ω）の遮断周波数を周辺温度環境の変化の周波数よりも高く設定しておけば、第３フィルタ１７の出力δｃＥ０はδｃと一致する。その結果、第３フィルタ１７の出力δｃＥ０に微分器１５の出力ｄ／ｄｔ（ｘＰ−ｘＢ）を乗算した結果δＦＥは、以下のように表される。
【００５４】
【数１２】
2015059584.tif 000014
【００５５】
さらに、式（１２）で表されるδＦＥに力推定部１３の出力である推定力ＦＥを加算することにより、補償器１０の出力信号である以下の値を求めることができる。
【００５６】
【数１３】
2015059584.tif 000015
【００５７】
補償器１０の出力信号であるＦＥ＋δＦＥは、力計測部５で検出される受動型振動絶縁部４と床３との間の力ＦＬから力計測部５に含まれるゼロ点オフセットや温度ドリフトに起因した低周波の誤差成分δＦＬを差し引いた値となる。
【００５８】
すなわち、補償器１０の出力信号は、力計測部５の出力信号に含まれるゼロ点オフセットや温度ドリフトに起因した低周波の誤差成分を取り除くとともに、本来の受動型振動絶縁部４が受ける力を計測した成分のうち低周波成分除去フィルタ９によって失われた低周波成分を補償器１０によって補ったものになっている。そのため、この信号をアクチュエータ６へのアクチュエータ制御信号とすることにより、周辺温度環境の変化等によって振動絶縁性能が劣化することもなく、低周波成分除去フィルタ９によって低周波成分を失うことにより低振動が床３から被支持物体２に伝わることも無いため、非常に高い精度で振動を絶縁することができる。
【００５９】
実施の形態２
図５は、本発明の実施の形態２による能動型振動絶縁装置の一例を示したものである。図５を本発明の実施の形態１による能動型振動絶縁装置を示した図１と比べると、能動型振動絶縁装置１に指令信号が入力され、制御器１８が追加された以外は、同じである。指令信号は、被支持物体２の絶対変位ｘＰと床３の絶対変位ｘＢとの差に相当する相対変位ｘＰ−ｘＢの値を指定する信号である。
【００６０】
実施の形態２では、相対変位計測部７の出力は、アクチュエータ駆動部８の補償器１０に入力されるとともに、指令信号との差分信号が計算され制御器１８に入力される。制御器１８は、相対変位計測部７の出力と指令信号との差分信号から、アクチュエータ６への補助制御信号を出力する。制御器１８の構成は、例えば、Ｐ制御やＰＩ制御を実行する構成などで良い。
【００６１】
制御器１８の出力である補助制御信号は、補償器１０の出力信号に足し合わされて、指令信号を含んだアクチュエータ制御信号としてアクチュエータ６へ入力される。これにより、アクチュエータ６は、被支持物体２と床３との相対変位が指令信号によって指定された変位に一致するように駆動される。
【００６２】
このように、制御器１８を補償器１０と並列に配置する構成にすることにより、受動型振動絶縁部１が受ける力を非常に高い精度で打ち消すとともに、被支持物体２と床３との相対変位を指令信号によって指定された変位に維持することができる。
【００６３】
受動型振動絶縁部４が受ける力をアクチュエータ６によって非常に高い精度で打ち消した場合、被支持物体２と床３とがお互いに力が加わらない状態で近づき続けるあるいは離れ続けるということが起こることがある。この状態が発生すると、被支持物体２と床３との相対変位量がアクチュエータ６や受動型振動絶縁部４の駆動範囲を超過してしまい、アクチュエータ６や受動型振動絶縁部４が破損してしまうことがある。実施の形態２による能動型振動絶縁装置では、指令信号により被支持物体２の絶対変位ｘＰと床３の絶対変位ｘＢとの差に相当する相対変位ｘＰ−ｘＢの値を指定し、指定された相対変位と一致するようにアクチュエータ６が駆動されるので、被支持物体２と床３との相対変位がアクチュエータ６や受動型振動絶縁部４の駆動範囲を超過することを防止することができ、アクチュエータ６や受動型振動絶縁部４が破損することを防止することができる。
【符号の説明】
【００６４】
２  被支持物体
３  床
４  受動型振動絶縁部
５  力計測部
６  アクチュエータ
７  相対変位計測部
９  低周波成分除去フィルタ
１０  補償器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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