(57)【要約】【課題】  本発明は、剪断バネ定数を小さくしつつ、且つ、空気バネに対して、空気バネの伸縮方向と直交する方向に作用する負荷が小さい除振装置を提供することを目的とする。【解決手段】  上部に配置される機器との間で振動が相互に伝達される除振ブロック２と、前記除振ブロック２に対して水平方向に負荷を作用させる第１の空気バネ３を備える。外枠４は、前記除振ブロックを内包するように周囲を囲むとともに、前記第１の空気バネ３を前記除振ブロック２とで挟むように床面に固定される。前記第１の空気バネ３よりも剪断バネ定数が小さく、前記除振ブロック２に対して第１の空気バネ３が作用させる負荷の方向と交差する方向に前記除振ブロック２から前記第１の空気バネ３に作用する負荷を緩和する緩和体を、前記除振ブロック２と前記第１の空気バネ３との間に配置する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に配置される機器との間で振動が相互に伝達される除振ブロックと、
前記除振ブロックに対して水平方向に負荷を作用させる第１の空気バネと、
床面に固定され、前記除振ブロックを内包するように周囲を囲み、前記第１の空気バネを前記除振ブロックとで挟むように配置される外枠と、を備え、
前記第１の空気バネよりも剪断バネ定数が小さく、且つ、前記除振ブロックに対して前記第１の空気バネが作用させる負荷の方向と交差する方向に前記除振ブロックから前記第１の空気バネに作用する負荷を緩和する緩和体が、前記除振ブロックと前記第１の空気バネとの間に配置されている除振装置。
【請求項２】
前記除振ブロックの振動を検出するセンサと、前記第１の空気バネに供給される空気量が制御される空気制御弁と、前記センサで検出された振動値に基づいて、前記空気制御弁における前記第１の空気バネへの空気供給量を制御する制御部と、をさらに備えた請求項１に記載の除振装置。
【請求項３】
床面に固定される固定ベースと、前記除振ブロックに対して鉛直方向に負荷を作用させる第２の空気バネとをさらに備え、前記第２の空気バネが、前記固定ベースと前記除振ブロックとの間に配置されている請求項１又は２に記載の除振装置。
【請求項４】
前記第２の空気バネよりも剪断バネ定数が小さく、且つ、前記除振ブロックに対して前記第２の空気バネが作用させる負荷の方向と交差する方向に発生する方向に上記除振ブロックから前記第２の空気バネに作用する負荷を緩和する緩和体が、前記除振ブロックと前記第２の空気バネとの間に配置されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の除振装置。
【請求項５】
前記除振ブロック、前記除振ブロックと同一水平面内にある前記第１の空気バネ、及び、前記除振ブロックとの間で前記第１の空気バネを挟む外枠を含む水平ユニット部と、
固定ベース、前記固定ベースと同一鉛直面内にある前記第２の空気バネ、及び、前記固定ベースとの間で前記第２の空気バネを挟む支持部材を含む鉛直ユニット部とを備えており、
前記水平ユニット部には、前記除振ブロックに対して水平面内の互いに異なる方向に配置された前記第１の空気バネの数によって識別される複数種類が用意されており、前記複数種類の前記水平ユニット部のいずれかと前記鉛直ユニット部とが接続されている請求項３又は４に記載の除振装置。
【請求項６】
前記水平ユニット部には、少なくとも、前記除振ブロックに対して水平面内で互いに直交する４方向のうちの１方向、２方向及び４方向に前記第１空気バネがそれぞれ配置された３種類が用意されている請求項５に記載の除振装置。
【請求項７】
前記水平ユニット部が、前記鉛直ユニット部に接続されたときに、前記第１の空気バネが前記第２の空気バネの外周位置よりも径内側に配置されている請求項５又は６に記載の除振装置。
【請求項８】
前記鉛直ユニット部が、複数の前記第２空気バネが鉛直方向に直列配列可能に構成されている請求項３乃至７のいずれか一項に記載の除振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上部に配置される電子顕微鏡や半導体製造装置などを除振するシステムを構成する除振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置や電子顕微鏡、三次元測定器などの精密機器は、各装置の性能を十分に発揮させるため、設置床からの微振動の除振、又は半導体製造装置などの機器そのものの振動の制振を行う必要がある。これら振動の除振、又は制振を行うため、除振システムにおいては、上部に半導体製造装置などの機器が載置された定盤を、複数の除振装置で下方から支持していた。この除振装置は、定盤に載置される機器との間で振動が相互に伝達される除振ブロックと、床面に配置される固定部と、除振ブロックと固定部との間に配置された複数個の空気バネとを備えている。そして、この空気バネが、除振ブロックの水平方向の振動を除振又は制振している（例えば、特許文献１の第２図〜第６図を参照）。このような除振装置を利用した除振システムにおいて、定盤に載置された機器から発生する振動を制振したり、又は地動による振動を除振したりするには、各除振装置単体ではなく、除振システム全体として除振又は制振できるように除振装置を設計する必要がある。そこで、各除振装置の空気バネの個別座標系における質量要素とバネ要素を、全体座標系における質量マトリックスと剛性マトリックスに変換し、それらを除振システム全体における運動方程式に代入して、配置すべき空気バネのバネ定数の演算を行っている。
【０００３】
しかし、かかる演算において、剪断バネ定数がパラメータの一つとなっており、剪断バネ定数をパラメータの一つとして演算を行うと、演算の負荷が大きく、設計に時間を要し、除振装置を迅速に提供するという観点からは好ましくない。そこで、複数の空気バネを配置する場合には、各空気バネが定盤に対して作用させる操作力の作用点を、演算負荷が小さい代表点に置き換えて演算を行うことによって、演算を行っている。それ故、演算誤差が発生し、除振性能には限界があった。さらに、加速度センサで検出された定盤の振動値に基づいて空気バネを制御する能動除振装置においては、瞬時に演算を行って除振システム全体を制御しなければならないため、空気バネによる実際の作用点を、演算負荷が小さい代表点に置き換えて演算を行うことが余儀なくされていた。
【０００４】
【特許文献１】特許２７２９３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、演算負荷が小さく、且つ、演算誤差が小さい除振装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００６】
本発明において、以下の特徴は単独で、若しくは、適宜組合わされて備えられている。前記課題を解決するための本発明に係る除振装置は、上部に配置される機器との間で振動が相互に伝達される除振ブロックと、前記除振ブロックに対して水平方向に負荷を作用させる第１の空気バネと、床面に固定され、前記除振ブロックを内包するように周囲を囲み、前記第１の空気バネを前記除振ブロックとで挟むように配置される外枠と、を備え、前記第１の空気バネよりも剪断バネ定数が小さく、且つ、前記除振ブロックに対して前記第１の空気バネが作用させる負荷の方向と交差する方向に前記除振ブロックから前記第１の空気バネに作用する負荷を緩和する緩和体が、前記除振ブロックと前記第１の空気バネとの間に配置されていることを特徴とする。これによれば、除振ブロックと緩和体が直接当接することにより回転半径を小さくすることができ、第１の空気バネと緩和体による合成の剪断バネ定数が小さくなるので、空気バネが定盤に対して作用させる操作力の作用点を、演算負荷が小さい代表点に置き換えて演算を行っても、演算誤差を小さくすることができる。したがって、高性能な除振装置１を、顧客の要望に応じて迅速に提供できる。
【０００７】
ここで、本発明に係る除振装置は、前記除振ブロックの振動を検出するセンサと、前記第１の空気バネに供給される空気量が制御される空気制御弁と、前記センサで検出された振動値に基づいて、前記空気制御弁における前記第１の空気バネへの空気供給量を制御する制御部と、をさらに備えていることが好ましい。このように、センサで検出された振動値に基づいて、第１の空気バネへの空気供給量が制御される除振装置（以下、「能動除振装置」という）では、センサで検出された振動値に基づいて瞬時に演算を行う必要があるので、極力演算負荷を小さくする必要がある。したがって、第１の空気バネと緩和体による合成の剪断バネ定数を小さくすることで、顧客から要求される除振装置を迅速に提供できるだけでなく、運転中においても、迅速、且つ誤差なく演算処理ができ、除振性能を向上させることができる。
【０００８】
ここで、本発明に係る除振装置は、床面に固定される固定ベースと、前記除振ブロックに対して鉛直方向に負荷を作用させる第２の空気バネとをさらに備え、前記第２の空気バネが、前記固定ベースと前記除振ブロックとの間に配置されて成ることが好ましい。これによれば、水平方向と鉛直方向の振動を制振又は除振できる機能を備えているので、水平方向の振動を制振又は除振する除振装置と、鉛直方向の振動を制振又は除振する除振装置を、定盤の下方に別個に設ける必要がない。またコスト的にも有利である。
【０００９】
また、本発明に係る除振装置は、前記第２の空気バネよりも剪断バネ定数が小さく、且つ、前記除振ブロックに対して前記第２の空気バネが作用させる負荷の方向と交差する方向に発生する方向に上記除振ブロックから前記第２の空気バネに作用する負荷を緩和する緩和体が、前記除振ブロックと前記第２の空気バネとの間に配置されていることが好ましい。これによれば、これによれば、除振ブロックと緩和体が直接当接することにより回転半径を小さくすることができ、第２の空気バネと緩和体による合成の剪断バネ定数が小さくなるので、空気バネが定盤に対して作用させる操作力の作用点を、演算負荷が小さい代表点に置き換えて演算を行っても、演算誤差を小さくすることができる。したがって、顧客から要求される除振装置を迅速に提供できる。
【００１０】
また、本発明に係る除振装置は、前記除振ブロック、前記除振ブロックと同一水平面内にある前記第１の空気バネ、及び、前記除振ブロックとの間で前記第１の空気バネを挟む外枠を含む水平ユニット部と、固定ベース、前記固定ベースと同一鉛直面内にある前記第２の空気バネ、及び、前記固定ベースとの間で前記第２の空気バネを挟む支持部材を含む鉛直ユニット部とを備えており、前記水平ユニット部には、前記除振ブロックに対して水平面内の互いに異なる方向に配置された前記第１の空気バネの数によって識別される複数種類が用意されており、前記複数種類の前記水平ユニット部のいずれかと前記鉛直ユニット部とが接続されていることが好ましい。近年、定盤に載置される機器の多様化によって、大きな振動の制振又は除振が可能な除振装置が要求されてきている。この場合、空気バネの個数を増やして、除振装置の除振能力向上を図っているものの、一方では、従来通りの能力を備える除振装置の要望もある。ところが、様々な除振能力を備える除振装置を個々に製造して準備しておくことはコストアップにつながり好ましくない。また、顧客の要望に応じて製造することも、製品提供に遅れが生じ好ましくない。ところが、これによれば、除振装置に載置される機器重量に応じて、低コストで、かつ適正な除振能力を備える除振装置を迅速に顧客に提供することができる。
【００１１】
また、本発明に係る除振装置の前記水平ユニット部には、少なくとも、前記除振ブロックに対して水平面内で互いに直交する４方向のうちの１方向、２方向及び４方向に前記第１空気バネがそれぞれ配置された３種類が用意されていることが好ましい。これによれば、汎用性が高い除振装置を漏れなく用意されることとなり、低コストで、かつ適正な除振能力を備える最低限の除振装置を用意できる。
【００１２】
また、本発明に係る除振装置は、前記第１〜第３の除振装置の少なくともいずれかの前記水平ユニット部が、前記鉛直ユニット部に接続したときに、前記第１の空気バネが前記第２の空気バネの外周位置よりも径内側に配置されていることが好ましい。このように配置することで、除振システムを構成する除振装置の大型化が回避できる。
【００１３】
また、本発明に係る除振装置は、鉛直ユニット部が、複数の前記第２空気バネが鉛直方向に直列配列可能に構成されていることが好ましい。これによれば、定盤に載置された機器の重量に応じて、適正な能力の除振装置を迅速に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る除振装置の好適な実施形態について説明する。図１は、能動除振装置を４個配置することによって構成される除振システムのモデル図である。図１における除振システム６０は、図示しない機器が上方に載置された定盤５０の下方から、４個の能動除振装置１で支持することによって構築されている。かかる除振システム６０において、各能動除振装置１の個別座標における質量要素とバネ要素を、全体座標系における質量マトリックスと剛性マトリックスに変換し、それらに基づいて、各能動除振装置１に配置すべき空気バネのバネ定数の演算方法について、以下に説明する。なお、各能動除振装置１は、各々の作用点として代表点Ｐ１〜Ｐ４を定め、この代表点Ｐ１〜Ｐ４に対して水平方向に負荷を作用する２個の第１の空気バネ３と、鉛直方向に負荷を作用する１個の空気バネ９とを備えている。
【００１５】
図１における除振システム６０の設計にあたり、各能動除振装置１は、質量要素を剛体としてモデル化される。即ち、何点かの質量要素（並進質量ｍｉ，回転慣性Ｊｉ）で構成された除振対象（定盤５０に載置される半導体製造装置等の機器）を考え，全体座標系での除振対象の重心をＧ0とし，重心Ｇ0を、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸から成る全体座標系の原点として考える。また個別座標系で与えられた質量要素（ｍｉ，Ｊｉ）の位置ベクトルをrim (x,y,z) 、ばね要素(並進ばね定数ki, 剪断ばね定数kiθ)の位置ベクトルをrik(x,y,z)とする。このとき個別座標の質量要素とばね要素は位置ベクトルで与えられる座標変換マトリックスを用いると、原点Ｇ0の全体座標系に変換することができ、能動除振装置１の質量マトリックスＭ、及び能動除振装置１の剛性マトリックスＫは、（１）式及び（２）式のような６自由度表現が与えられる。
【数１】
2005163915.tif 000003
【数２】
2005163915.tif 000004
なお、座標変換マトリックスのrim，rikは、（３）式に示されるそれぞれの要素の位置ベクトルrim(x,y,z)，rik(x,y,z)から得られるひずみマトリックスによって定義される。
【数３】
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また、ここでは詳述しないが、減衰マトリックスＣも同様に与えることができる。以上から，全体座標系でのＧ0の振動変位を（４）式、さらにばね下に作用する支点の振動変位を（５）式とすると、空気バネ上に作用する図示しない機器（即ち、定盤５０に載置される機器）からの直接外乱ｄ、及び第１の空気バネ３及び第２の空気バネ９の制御力ｕを加えたときの各能動除振装置１の運動は、（６）式のような微分方程式で表すことができる。
【数４】
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【数５】
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【数６】
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【００１６】
上記（１）〜（５）の各式を（６）式に代入することによって、定盤５０に載置される図示しない機器の振動を除振するための、最適な除振装置１の設計、即ち、第１の空気バネ３及び第２の空気バネ９の最適なバネ定数が求められる。なお、本実施形態においては、定盤からの振動を検出し、それに応じて空気バネの空気圧を制御することによって定盤５０に対して操作力を作用させる能動除振装置について説明したが、これに限られるものではない。即ち、第１の空気バネ３又は第２の空気バネ９の固有振動数を変化させることがない受動除振装置（いわゆるパッシブ除振装置）についても、適用できるものである。
【００１７】
次に、能動除振装置１の、運転中における演算方法について説明する。図１に図示した剛体モデルを可観測、可制御に制御するためには、独立した６点以上の信号と６点以上の空気バネが必要とされる。このとき用いるセンサ、空気バネは制御座標（直交座標やモード座標）の信号や力をそのまま出力できるわけではなく、個別座標から制御座標に変換することが必要である。なお、センサ及び空気バネをできる限り同じ位置、同じ向きに配置して直接フィードバック制御を行うことも実用的であるが、ここではより一般的な手法として座標変換を用いる。全体座標に平行に、かつ独立に配置された６点のセンサから全体座標信号を取り出すには（７）式を与えるTa-1が分かればよい。
【数７】
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センサの個別座標での検出方向をx, y, z で表し，その検出方向に直交する平面内のセンサの位置座標を回転成分の向きに符号を合わせて、センサの数だけ縦に並べることによってＴaを求めることができる。例えば、センサを z，z，z，y，x，y方向に配置している場合は（８）式のようになる。
【数８】
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空気バネの個別座標での操作信号をvとしたとき、その座標系での操作力uは、空気バネの特性によって決定される対角行列U からu＝Uvで与えられ、個別座標系の操作力から全体座標系の操作力を与える変換マトリックスをＱとすると、全体座標系の操作力ｕはＱＵｖのように与えられる。センサの場合と同様に、空気バネの向きと位置座標を使って変換マトリックスが定義できる。例として８点の空気バネを用いる場合をあげると、空気バネの力の方向と座標を取り出して、空気バネの順に横に並べて、（９）式となる。
【数９】
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以上のＴaとＱによって制御器の内部は全体座標系で記述することが可能になる。このようにして得られた各値を（６）式に代入して、定盤５０に載置された機器を除振するための、第１の空気バネ３及び第２の空気バネ９の最適なバネ定数が求められる。そして、この第１の空気バネ３及び第２の空気バネ９に給排気を行うことによって、定盤１に載置された機器を除振するための最適なバネ定数となるように、第１の空気バネ３及び第２の空気バネ９が制御される。以下に、本実施形態にかかる除振システム５０を構成する能動除振装置１について説明する。
【００１８】
図２は、能動除振装置１の正断面図及び周辺機器を示した図、図３は、図２に図示される能動除振装置１のＡ−Ａ線断面図である。能動除振装置１構成について、図２及び図３を用いて説明する。能動除振装置１は、２点鎖線で図示された定盤５０の下方に配置され、除振ブロック２と、第１の空気バネ３と、外枠４と、防振ゴム５と、センサＳ１〜Ｓ４と、第１の空気制御弁６と、制御部７と、固定ベース８と、第２の空気バネ９と、支持部材１０と、振動制御体１１とを備えている。これらの具体的な構成について、以下に説明する。
【００１９】
除振ブロック２は、平板部２ａと平板部２ａの一方の面の中央部から角状に延設された角状部２ｂとを備えており、平板部２ａの他方の面が定盤５０の下面に当接している。そして、定盤５０に載置された図示しない機器との間で振動が相互に伝達される。
【００２０】
第１の空気バネ３は、ダイヤフラムを備えており、このダイヤフラム内部に空気が圧縮して充填され、ダイヤフラムが水平方向に伸縮可能に構成されている。そして、この第１の空気バネ３は、図３に図示されるように、２個の第１の空気バネ３が、除振ブロック２の角状部２ｂを挟んで相対して配置されている。そして、この第１の空気バネ３は、除振ブロック２の角状部２ｂに対して水平方向に負荷を作用させる。
【００２１】
外枠４は、第１の空気バネ３が除振ブロック２に対して作用させる負荷の反力を受ける外枠ブロックＡ４ａ、外枠ブロックＢ４ｂ、及び外枠ブロックＡ４ａと外枠ブロックＢ４ｂの両側面に配置される外枠ブロックＣ４ｃとから構成され、前記除振ブロックを内包するように周囲を囲んでいる。また、これら各外枠ブロックＡ４ａ、外枠ブロックＢ４ｂ、及び外枠ブロックＡ４ａは、いずれも外周面が円弧状となっており、下方に形成されたフランジ面１８と一体的に構成されている。このフランジ面１８は、支持部材１０を介して固定ベース８に固定されている（支持部材１０及び固定ベースについては後述する）。
【００２２】
防振ゴム５は、第１の空気バネ３よりも剪断バネ定数が小さい弾性部材であって、除振ブロック２と第１の空気バネ３との間に、除振ブロック２と第１の空気バネ３に固定して配置されている。このようにすることで、第１の空気バネ３と防振ゴム５による合成の剪断バネ定数が小さくなるので、第１の空気バネ３が定盤５０に対して作用させる操作力の作用点を、演算負荷が小さい代表点Ｐ１〜Ｐ４に置き換えて演算を行っても、演算誤差を小さくすることができる。したがって、高性能な除振装置１を、顧客の要望に応じて迅速に提供できる。なお、本実施形態における防振ゴム５は、ゴムに限られず、第１の空気バネ３よりも剪断バネ定数が小さい部材であればよい。即ち、除振ブロック２に対して第１の空気バネ３が作用させる負荷の方向と交差する方向に作用する負荷を緩和する作用がある緩和体であればよい。
【００２３】
センサＳ１〜Ｓ４は、定盤２の水平方向及び鉛直方向の変位を検出する変位センサＳ１及びＳ２、定盤２の水平方向及び鉛直方向の加速度を検出する加速度センサＳ３及びＳ４であって、それぞれが除振ブロック２に取り付けられている。ここで、第１の空気バネ３は、圧縮された空気が蓄圧されたレシーバタンク１２と接続されている。そして、各センサＳ１〜Ｓ４で検出された結果に基づいて、レシーバタンク１２と第１の空気バネ３との間に設けられた第１の空気制御弁６が、制御部７によって制御される。このようにして、第１の空気バネ３に供給される空気量が制御される。即ち、第１の空気バネ３に空気が供給されると、第１の空気バネ３は、除振ブロック２に対して、水平方向に操作力を作用させる。なお、本実施形態における能動除振装置１は、第１の空気バネ４を２個有する。そこで、図示しないマニホールドを設けて、各第１の空気バネ４への空気供給量が調整されている。
【００２４】
固定ベース８は、円板形状であって、除振ブロック２の下方に、床面に固定されている。第２の空気バネ９は、ダイヤフラム９ａと円板形状からなるフロートコア９ｂとを備えている。ダイヤフラム９ａは、その内部に空気が圧縮して充填され、鉛直方向に伸縮可能に構成されているフロートコア９ｂの面の中央部には開口部が形成されており、この開口部の内周面にはメネジが切られている。
【００２５】
また、本実施形態においては、除振ブロック２の角状部２ｂの下方であって、除振ブロック２と固定ベース８の間に２個の第２の空気バネ９が配置されている。そして、この第２の空気バネ９は、除振ブロック２の角状部２ｂに対して鉛直方向に負荷を作用させる。なお、２個の第２の空気バネ９は、フロートコア９ｂの面の中央部に形成された開口部にオネジが切られた軸１４で連結されている。また、第２の空気バネ９は、圧縮された空気が蓄圧されたレシーバタンク１２と接続されている。そして、各センサＳ１〜Ｓ４で検出された結果に基づいて、レシーバタンク１２と第２の空気バネ９との間に設けられた第２の空気制御弁１３が、制御部７によって制御される。このようにして、第２の空気バネ９に供給される空気量が制御される。即ち、第２の空気バネ９に空気が供給されると、第２の空気バネ９は、除振ブロック２に対して、下方から上方に向かって操作力を作用させる。なお、本実施形態における能動除振装置１は、第２の空気バネ９を２個有する。そこで、図示しないマニホールドを設けて、各第２の空気バネ９への空気供給量が調整されている。
【００２６】
振動制御体１１は、その上面と下面が凸型曲面をしており、上面の凸型曲面又は下面の凸型曲面と相対運動可能に接する構造体から受ける軸力及び剪断力を緩和する作用がある緩和体である。そして、除振ブロック２の角状部２ｂに固定された平板形状のストッパー１５と、第２の空気バネ９を構成するフロートコア９ｂとの間に配置されている。したがって、この振動制御体１１は、ストッパー１５の下面とフロートコア９ｂから受ける剪断力を緩和する作用がある。
【００２７】
また、この能動除振装置１は、水平ユニット部１６と鉛直ユニット部１７とを備えており、これらが接続可能に構成されている。具体的には、水平ユニット部１６は、除振ブロック２、第１の空気バネ３、外枠４、及び防振ゴム５とを含んでいる。第１の空気バネ３は、除振ブロック２と同一水平面内にあり、外枠４と除振ブロック２の角状部２ｂとの間で挟まれている。また、外枠４にはフランジ面１８が形成されている。一方、鉛直ユニット部１７は、固定ベース８、第２の空気バネ９、及び支持部材１０とを備えている。固定ベース８は、前述のとおり床面に固定されており、第２の空気バネ９は、固定ベース８と同一鉛直面内にある。支持部材１０は、筒状部１０ａと、筒状部１０ａの内周面から径内側に延設され、中央部に開口が形成された平板部１０ｂとから構成されている。そして、支持部材１０の筒状部１０ａは、固定ベース８に固定されており、支持部材１０の平板部１０ｂは、固定ベース８との間で第２の空気バネ９を挟んでいる。ここで、外枠４に形成されたフランジ面１８、支持部材１０の筒状部１０ａ、及び固定ベース８が貫通ボルトによって一体可能に構成されている。即ち、水平ユニット部１６と鉛直ユニット部１７は、水平ユニット部１６の外枠４に形成されたフランジ面１８と、鉛直ユニット部１７の支持部材１０の筒状部１０ａ及ぶ固定ベース８において、接続可能となっている。
【００２８】
ここで、図２及び図３における水平ユニット部１６は、第１の空気バネ３が２個配置されているが、図４乃至図６に図示されるように、１個、３個、又は４個の第１の空気バネ３を配置することもできる。ここで図４は、第１の空気バネ３が１個配置された能動除振装置１についての図２におけるＡ−Ａ線断面図であって、除振ブロック２の角状部２ｂの一側面に対して水平方向に負荷を作用させるように配置されている。図５は、第１の空気バネ３が３個配置された能動除振装置１についての図２におけるＡ−Ａ線断面図であって、各々の第１の空気バネ３が除振ブロック２の角状部２ｂの側面に対して水平方向に負荷を作用させている。また、一の第１の空気バネ３が除振ブロック２の角状部２ｂに対して作用させる負荷の方向が、隣接して配置される他の第１の空気バネ３が除振ブロック２の角状部２ｂに対して作用させる負荷の方向と直交するように、各第１の空気バネ３が配置されている。図６は、第１の空気バネ３が４個配置された能動除振装置１についての図２おけるＡ−Ａ線断面図であって、各々の第１の空気バネ３が除振ブロック２の角状部２ｂの側面に対して水平方向に負荷を作用させている。また、一の第１の空気バネ３は、除振ブロック２の角状部２ｂを挟んで相対して配置される。そして、一の第１の空気バネ３が除振ブロック２の角状部２ｂに対して作用させる負荷の方向が、隣接して配置される他の第１の空気バネ３が除振ブロック２の角状部２ｂに対して作用させる負荷の方向と直交するように、各第１の空気バネ３が配置されている。なお、図５及び図６に図示されるように、第1の空気バネ３が３個又は４個配置される場合には、外枠ブロックＢ４ｂは、第１の空気バネ３が除振ブロック２に対して作用させる負荷の反作用を受ける。このように、除振ブロック２の角状部２ｂに対して水平面内の互いに異なる方向に負荷を作用させる第１の空気バネが配置された水平ユニット部１６が、複数種類用意されている。さらに具体的にいえば、除振ブロック２に対して水平面内で互いに直交する４方向のうちの１方向、２乃至４方向に第１の空気バネ３がそれぞれ配置された４種類が用意されていることとなる。そして、鉛直ユニット部１７は、これら複数種類の水平ユニット部１６のいずれとも接続可能に構成されている。即ち、鉛直ユニット部１７の支持部材１０（及び固定フランジ８）に接続される外枠４のフランジ面１８の形状が、第１の空気バネ３の配置個数に関わらず、鉛直ユニット部１７に接続可能な構成となっている。こうすることで、能動除振装置１に載置される機器重量に応じて、低コストで、かつ適正な除振能力を備える能動除振装置１を迅速に顧客に提供することができる。また、これにより、汎用性が高い能動除振装置１を漏れなく用意されることとなる。
【００２９】
さらに、本実施形態における能動除振装置１の水平ユニット部１６は、いずれも、鉛直ユニット部１７と接続したときに、第１の空気バネ３が第２の空気バネ９の外周位置よりも径内側に配置されるように構成されている。さらに具体的には、第１の空気バネ３の全部が、第２の空気バネ９の外周位置よりも径内側に配置されている。このように配置することで、能動除振装置１の大型化が回避できる。なお、本実施形態における能動除振装置１は、除振ブロック２の角状部２ｂと第１の空気バネ３との間に防振ゴム５が設けられている。除振ブロック２の各上部２ｂに第１の空気バネ３又は第２の空気バネ９をそのまま配置すると、剪断バネ定数が大きくなり、演算負荷が大きくなる。一方、演算負荷を小さくするために、第１の空気バネ３及び第２の空気バネ９が定盤５０に対して作用させる作用点を代表点に置き換えて演算を行えば、演算誤差が大きくなり、高性能な除振装置１を提供することができない。そこで、第１の空気バネ３の伸縮方向と直交する方向に弾性変形が可能な防振ゴム５を、除振ブロックの角状部２ｂと第１の空気バネ３との間に設けることによって、防振ゴム５と第１の空気バネ３の合成剪断バネ定数を小さくしたものである。
【００３０】
また、本実施形態に係る能動除振装置１を構成する鉛直ユニット部１７は、第２の空気バネ９が鉛直方向に直列配列可能に構成されている。ここで、複数の第２の空気バネ９を鉛直方向に直列配列する場合、フロートコア９ｂ同士を連結する。即ち、フロートコア９ｂの中央部に形成された開口部に、オネジが切られた連結軸１４をねじ込んで連結する。この場合、ダイヤフラム９は、フロートコア９ｂと支持部材１０の平板部１０ｂに挟持されることとなる。なお、最下段でない位置に配置される第２の空気バネ９のダイヤフラム９ａは、その中央部に連結軸１４を通す必要があることから、ドーナツ型の形状をしている。この鉛直ユニット部１７は、容易に第２の空気バネ９の配置個数を変更することができるが、予め、１個又は複数個の第２の空気バネ９を備えた鉛直ユニット部１７としてストックしておくこともできる。このように、鉛直ユニット部１７は、第２の空気バネ９が鉛直方向に直列配列可能に構成されていることによって、定盤２の上部に配置される機器の重量等に応じて、最適な能動除振装置１の選択が可能となる。
【００３１】
尚、本発明は、上記の好ましい実施形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることができることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】能動除振装置を４個配置することによって構成される除振システムのモデル図である。
【図２】能動除振装置の正断面図及び周辺機器を示した図である。
【図３】図２に図示される能動除振装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】第１の空気バネが１個配置された能動除振装置についての図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図５】第１の空気バネが１個配置された能動除振装置についての図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図６】第１の空気バネが４個配置された能動除振装置についての図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    能動除振装置
２    除振ブロック
２ａ  除振ブロックの平板部
２ｂ  除振ブロックの角状部
３    第１の空気バネ
４    外枠
４ａ  外枠ブロックＡ
４ｂ  外枠ブロックＢ
４ｃ  外枠ブロックＣ
５    防振ゴム
６    第１の空気制御弁
７    制御部
８    固定ベース
９    第２の空気バネ
１０    支持部材
１１    振動制御体
１２    レシーバタンク
１３    第２の空気制御弁
１４    連結軸
１５    ストッパー
１６    水平ユニット部
１７    鉛直ユニット部
１８    外枠のフランジ面
５０    定盤
６０    除振システム
Ｓ１〜Ｓ４  センサ
Ｐ１〜Ｐ４  各能動除振装置における各空気バネの作用点の代表点
【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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【図６】
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