(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
除振対象を除振台の上に直接、又は間接的に取付け、外部からの振動を前記除振対象に伝わらないよう除振する除振装置であって、
前記除振台を駆動するアクチュエータと、
前記除振台の振動を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段の出力をフィードバックして前記アクチュエータに対して前記除振台の振動を抑止する制御を行う制御手段と、を備え、
前記アクチュエータは、磁界が形成された空隙中に収納されるコイル部に電流を供給することにより電磁力を発生させて前記コイル部を上下方向に駆動して、前記コイル部と連結される前記除振台を駆動させるよう構成され、
前記除振台の左右の両端部に上板バネ固定部材が設置され、
前記ベースの左右の両端部に下板バネ固定部材が設置され、
前記上板バネ固定部材には、上板バネの一端が固定され、
前記下板バネ固定部材には、下板バネの一端が固定され、
前記上板バネ及び下板バネの他端は、ベースの外方に向かって突出して、前記除振台及び前記ベースから離間した板バネ固定板に固定され、
前記上板バネ固定部材によって前記除振台に固定された上板バネと、前記下板バネ固定部材によって前記ベースに固定された前記下板バネが前記ベースの上下振動に応じて上下に撓むことにより、前記除振台は前記ベースの上方に弾性的に支持されることを特徴とする除振装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部からの振動を遮断する除振装置の構造に関わり、特に小型な装置や部品をその設置対象とした場合に好適な除振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、振動を極端に嫌う装置や部品を固定する際、振動がこの種の装置や部品に悪影響を及ぼすのを防止するために除振装置が用いられる。
【０００３】
除振装置は、空気バネなどの弾性支持手段を介して小振動を吸収するパッシブ型除振装置と油圧式アクチュエ−タなどを利用して振動を強制的に抑えるアクティブ型除振装置とに大きく分けられる。パッシブ型除振装置では大きな振動に対しての除振能力が不十分な場合があり、最近では、より除振能力に優れたアクティブ型除振装置が多用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の油圧式アクチュエータを用いたアクティブ型除振装置では、ポンプや弁等の設置が必要で場所を取るとともに、さらに高周波数の振動に対しての即答性が十分でないという問題があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、小型化が可能で、且つ即答性に優れた除振装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、例えば図１〜４に示すように、除振対象を除振台４の上に直接、又は間接的に取付け、外部からの振動を前記除振対象に伝わらないよう除振する除振装置１００であって、前記除振台を駆動するアクチュエータ５と、前記除振台の振動を検出する振動検出手段（加速度センサ１２）と、前記振動検出手段の出力をフィードバックして前記アクチュエータに対して前記除振台の振動を抑止する制御を行う制御手段（制御装置１３）と、を備え、前記アクチュエータは、磁界が形成された空隙中に収納されるコイル部（コイル５２）に電流を供給することにより電磁力を発生させて前記コイル部を上下方向に駆動して、前記コイル部と連結される前記除振台を駆動させるよう構成され、前記除振台４の左右の両端部に上板バネ固定部材８１が設置され、前記ベース６の左右の両端部に下板バネ固定部材８２が設置され、前記上板バネ固定部材８１には、上板バネ９１の一端が固定され、前記下板バネ固定部材８２には、下板バネ９２の一端が固定され、前記上板バネ９１及び下板バネ９２の他端は、ベース６の外方に向かって突出して、前記除振台４及び前記ベース６から離間した板バネ固定板８３に固定され、前記上板バネ固定部材８１によって前記除振台４に固定された上板バネ９１と、前記下板バネ固定部材８２によって前記ベース６に固定された前記下板バネ９２が前記ベース６の上下振動に応じて上下に撓むことにより、前記除振台４は前記ベース６の上方に弾性的に支持されることを特徴とする。
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、除振台を備えた除振装置が外部からの振動によって微小変位する際、除振台に設置された振動検出手段が除振台の振動を検出し、それを受けて制御手段は除振台の振動を抑止するようアクチュエータを制御する。より具体的には、アクチュエータの空隙内には磁界が形成されているため、空隙内に収納されるコイル部に制御手段から所定の電流が供給されると、空隙内に電磁力が発生しコイル部が上下方向に駆動する。この駆動力を外部からの振動と同程度、且つ逆向きとなるように制御することによって、アクチュエータが除振台を振動の方向とは逆向きに駆動するので、結果として除振台の変位を抑えることができ、除振台の位置を一定に保つことができる。
従って、電流制御によりアクチュエータを作動させるので、油圧式アクチュエータのようにポンプや弁などが必要なく、より小型化が容易な上、より即答性に優れた除振装置とすることができる。
ここで、振動検出手段としては、例えば、加速度計、速度計、変位計などを用いる。
又、磁界を形成する手段としては、例えば、永久磁石や電磁石を用いる。
【０００８】
また、特に外部からの振動が上下方向のみでなく、横方向にわたる場合において、板バネは上下方向の力には板バネが撓むことによって本来のバネ系として作用するが、横方向の力は抑制するため、板バネを用いて除振台を除振装置のベース上に弾性的に支持することにより、除振が可能な上下方向の振動のみを除振台に伝えることができる。従って、除振装置は上下方向の振動のみの影響を排除すれば足りることとなって、より確実な除振を行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明に係る除振装置１００の正面図、図２は同平面図、図３は図２のＡ−Ａ部断面図である。図４は本発明の構成をブロック図によって表したものである。
【００１０】
始めに、除振装置１００の構造について説明する。除振装置１００は、主に、除振対象物取付ステージ１、除振対象物取付ステージ１を架設するためのブリッジ２、検出器取付台３、除振台４、アクチュエータ５、ベース６、ストッパ７、加速度センサ１２、制御装置１３、アンプ１４などから構成されており、地面に繋がる土台１０の上面に固定される。
この除振装置１００のサイズは、幅、奥行きが例えば９５ｍｍ程であり、高さは例えば７０ｍｍ程とする。
【００１１】
除振対象を取付ける除振対象物取付ステージ１は、門型であるブリッジ２に架設されており、ブリッジ２にナット１１にて固定される。ブリッジ２は検出器取付台３の上面、図１における図面前後の両端に固定されており、又、検出器取付台３は、例えば平面視略正方形の板状体であり、除振台４の上面にナット３１にて四方を固定される。この検出器取付台３には、振動を検出する加速度センサ１２が取付けられる。除振台４は、例えば平面視略正方形の板状体であり、四方に設けられた駆動軸５３を介してアクチュエータ５に連結される。除振台４の図１における図面前後の両端中央には、除振台４と検出器取付台３の間に下部を挟まれるようにして端子台４１が配置され、図示しないナットにて除振台４に固定される。端子台４１の上部両側には水平方向に複数のピン４１ａ…が並設されており、このピン４１ａには、加速度センサ１２が接続される。
【００１２】
アクチュエータ５は、その下部一部分をベース６中に埋設されてナット５６にて固定されており、除振台４はベース６の上方に上板バネ９１、及び下板バネ９２を介して弾性的に支持されている。
ベース６は、例えば平面視略正方形の板状体であり、図１における図面左右、端部中央には逆Ｌ字型ストッパ７がナット６１により固定され、ストッパ７はブリッジ２の半分ほどの高さまで延びている。
【００１３】
ベース６の上面、図１における図面前後の端部中央にはコの字型をした端子台６２が配置され、ナット６３にてベース６に固定される。端子台６２は除振台４と略同一の高さであり、上部の水平面には上下方向各々、突出したピンが複数並設されている。
【００１４】
ストッパ７は、上板バネ９１、及び下板バネ９２によって弾性支持された除振台４の上方向の変位を制限するために設けられるものであり、外部から伝わる振動がある一定を超えた場合に、上板バネ固定部材８１（後述）がストッパ７に当接するようになっている。
【００１５】
次に、ベース６による除振台４の支持構造について詳述する。
ベース６、及び除振台４には、図１における図面左右の両端部に、上板バネ固定部材８１と下板バネ固定部材８２とが設置されている。上板バネ固定部材８１、及び下板バネ固定部材８２は、ベース６の一辺よりやや短い長さの長尺な板状体であり、ベース６、及び除振台４の側縁部に沿って配置されている。上板バネ固定部材８１、及び下板バネ固定部材８２の両端には平行する上下２枚の上板バネ９１、及び下板バネ９２の一端が固定されている。この上板バネ９１、及び下板バネ９２の他端は、ベース６の外方に向かって突出し、板バネ固定板８３に固定されている。
【００１６】
板バネ固定板８３は、上板バネ固定部材８１、及び下板バネ固定部材８２と同一の幅を有する長尺な板状体であり、高さがストッパ７よりやや低くなっている。そして、板バネ固定板８３はその長手方向両端に、上下に平行する４枚の板バネ（２枚の上板バネ９１、及び２枚の下板バネ９２）を固定するよう構成されている。
【００１７】
このように、上板バネ固定部材８１によって除振台４に固定された上板バネ９１と、下板バネ固定部材８２によってベース６に固定された下板バネ９２は、夫々板バネ固定板８３に固定され、ベース６の上下振動に応じて上下に撓むようになっている。よって、外部の振動が土台１０からベース６に伝わる際において、上板バネ９１、及び下板バネ９２が撓むことにより、除振台４はベース６の上方に弾性的に支持される。
【００１８】
アクチュエータ５は、例えばボイスコイルモータのような直線運動を行うモータであり、マグネット５１、図示しないコイルボビン、コイル５２、駆動軸５３、板バネ５４、及び端子台５５などから構成されている。
【００１９】
マグネット５１は、ナット５６にてベース６に固定され、その四方に円筒形の溝が設けられた略立方体の永久磁石であり、円筒溝内に磁界が形成されている。この円筒溝内の上部に、コイルボビンに巻き付けられた線材であるコイル５２を一つずつ収納している。コイルボビンの上部は駆動軸５３の下部と連結されており、コイル５２の下部は板バネ５４によって支持される。又、コイル５２の両端は、端子台５５に設けられたピンに繋がれる。
上述の構成からなるアクチュエータ５は、コイル５２に所定電流を供給すると円筒溝内の磁界によって電磁力が発生し、駆動軸５３を上下方向に付勢する。
【００２０】
制御装置１３は、加速度センサ１２によって検出された振動信号を端子台４１を介して受信し、これに対して逆向きに力が作用するようコイル５２の駆動力を制御する。アンプ１４は制御装置１３の指示を受け、アンプ１４が繋がれる端子台６２、及びコイル５２が繋がれる端子台５５を介して、コイル５２に対して所定電流を供給する。
これにより、コイル５２には加速度センサ１２によって検出された振動と逆向きの振動が発生し、駆動軸５３を介して除振台４を駆動するので、外部から伝わる振動は瞬時に吸収され、除振対象物は常に一定の位置を保つことができる。
【００２１】
次に、上述のように構成された本実施形態の除振装置１００の除振動作について説明する。まず除振装置１００は、土台１０にベース６が固定されるが、土台１０を通じて外部からの横方向、及び上下方向の振動が、振動を嫌う除振対象に伝わることが考えられる。
【００２２】
除振装置１００においては、土台１０より伝わる横方向の振動は上板バネ９１、及び下板バネ９２が抑制しつつ、上下方向の振動に対してこれらの板バネは本来のバネ系として作用するので、除振台４は上下方向の振動にのみ影響を受ける。よって、上下方向の振動のみを制御すればよいこととなる。
【００２３】
より具体的には、土台１０が振動によって上方向に微小変位する場合、除振台４も同様に上方向に変位しようとするが、除振台４が上方向に変位し始めると、加速度センサ１２によってその加速度が検出され、その加速度信号が制御装置１３へ送信される。制御装置１３は加速度が零となるよう、検出された加速度信号に対して逆の向きに作用するような制御信号を生成し、その制御信号をアンプ１４へ送信する。アンプ１４は受信した制御信号を増幅し、コイル５２へ電流を供給する。すると、マグネット５１に設けられた円筒溝内に収納されるコイル５２に力が発生し、駆動軸５３を下方向に付勢することになる。
即ち、除振台４は駆動軸５３によって下方向の力を受けるので、結果として除振台４の上方向への変位を抑えることができ、除振台４を所定の位置に保つことができる。
【００２４】
又、土台１０が下方向に微小変位する場合においても、同様にして除振台４は逆向きの力を受けるので、土台１０が上下方向のどちらに微小振動しても、アクチュエータ５の働きによって除振が行われ、除振対象物取付ステージ１上に設置される除振対象は、常に一定の位置を保つことができる。
【００２５】
以上のように、本実施例の除振装置１００によれば、マグネット５１とコイル５２から構成されるアクチュエータ５に電流を流し、これを制御することによって除振を行うので、即答性に優れた除振装置とすることができる。又、小型化するのが容易な構成のため、除振対象が小さい装置や部品等の場合にも、これに適した小型の除振装置として省スペースを図ることができる。
又、上板バネ９１、及び下板バネ９２を夫々上下２段に設けることにより、板バネによる支持剛性をさらに高める効果が期待できる。
【００２６】
尚、上記実施例においては、本発明にかかる除振装置の一実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である事は言うまでもない。例えば、マグネット５１に設けられた円筒溝、及び円筒溝内に収納されるコイル５２の数は４つとする構成としたが、数はいくつでも良い。
又、上板バネ９１、及び下板バネ９２は上下２段に設ける構成としたが、何枚であっても良い。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、除振台を備えた除振装置が外部からの振動によって微小変位する際、除振台に設置された振動検出手段が除振台の振動を検出し、それを受けて制御手段は除振台の振動を抑止するようアクチュエータを制御する。より具体的には、アクチュエータの空隙内には磁界が形成されているため、空隙内に収納されるコイル部に制御手段から所定の電流が供給されると、空隙内に電磁力が発生しコイル部が上下方向に駆動する。この駆動力を外部からの振動と同程度、且つ逆向きとなるように制御することによって、アクチュエータが除振台を振動の方向とは逆向きに駆動するので、結果として除振台の変位を抑えることができ、除振台の位置を一定に保つことができる。
従って、電流制御によりアクチュエータを作動させるので、油圧式アクチュエータのようにポンプや弁などが必要なく、より小型化が容易な上、より即答性に優れた除振装置とすることができる。
【００２８】
また、特に外部からの振動が上下方向のみでなく、横方向にわたる場合において、板バネは上下方向の力には板バネが撓むことによって本来のバネ系として作用するが、横方向の力は抑制するため、板バネを用いて除振台を除振装置のベース上に弾性的に支持することにより、除振が可能な上下方向の振動のみを除振台に伝えることができる。従って、除振装置は上下方向の振動のみの影響を排除すれば足りることとなって、より確実な除振を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる除振装置の正面図である。
【図２】本発明にかかる除振装置の平面図である。
【図３】本発明にかかる除振装置の図２のＡ−Ａ部断面図である。
【図４】本発明にかかる除振装置の構成を表したブロック図である。
【符号の説明】
１００    除振装置
４    除振台
５    アクチュエータ
５２  コイル（コイル部）
６    ベース
９１    上板バネ（板バネ）
９２    下板バネ（板バネ）
１２    加速度センサ（振動検出手段）
１３    制御装置（制御手段）
【図１】
0004469093.tif 000002
【図２】
0004469093.tif 000003
【図３】
0004469093.tif 000004
【図４】
0004469093.tif 000005