(57)【要約】      （修正有）【課題】床面に経年的に僅かな局所的な上下が生じても、複数の除振台ユニットに支持されている除振対象物の水平性を維持できる水平補償機能を有する除振装置を得る。【解決手段】単一の除振対象物と床面との間の異なる平面位置に位置する複数の除振台ユニット；除振対象物の異なる平面位置における基準水平面からの沈み込み量を検知する沈み込み量検知器１８，２０；及びこの沈み込み量検知器１８，２０が検知した沈み込み量に応じて複数の除振台ユニットの気密圧力室１３に対する供給圧力を変化させる供給圧力制御機構１７；を有する水平補償機能を有する除振装置。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の除振対象物と床面との間の異なる平面位置に位置し、それぞれ拡縮可能な気密圧力室を有していて該気密圧力室への供給空気圧力の大小により床面と上記除振対象物との距離を変化させる複数の除振台ユニット；
上記除振対象物の異なる平面位置における基準水平面からの沈み込み量を検知する沈み込み量検知器；及び
この沈み込み量検知器が検知した沈み込み量に応じて上記複数の除振台ユニットの気密圧力室に対する供給圧力を変化させる供給圧力制御機構；
を有することを特徴とする水平補償機能を有する除振装置。
【請求項２】
請求項１記載の水平補償機能を有する除振装置において、上記沈み込み量検知器は、床面上に設置した３個以上の液面測定器からなっていて、各液面測定器は、床面に設置した水平検知カップと、複数の水平検知カップを連通させる連通路と、これらの水平検知カップ及び連通路内に入れた自由液体と、各水平検知カップ内の自由液面高さと床面との距離を検知する高さ検知器と備えている水平補償機能を有する除振装置。
【請求項３】
請求項２記載の水平補償機能を有する除振装置において、上記水平検知カップは、各除振台ユニットに対応させて設けられており、上記供給圧力制御機構は、各水平検知カップ内の自由液面高さに応じて対応する除振台ユニットの気密圧力室の圧力を制御する水平補償機能を有する除振装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項記載の水平補償機能を有する除振装置において、上記自由液体は、ミシンオイル、スピンドルオイル、エチレングリコール及びイオン性液体のいずれかである水平補償機能を有する除振装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項記載の水平補償機能を有する除振装置において、各除振台ユニットに対応させて、上記除振対象物と床面との距離を測定するＺ方向変位計がさらに備えられており、上記供給圧力制御機構は、このＺ方向変位計の検出高さに応じて対応する除振台ユニットの気密圧力室の圧力を制御する水平補償機能を有する除振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気ばね式の除振装置に関し、特に水平補償機能を有する除振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気ばね式の除振装置は、除振対象物と床面との間に位置する拡縮可能な気密圧力室を有している。この除振装置では、床面の振動に応じて動的に気密圧力室の圧力を上下させることで床面の振動が除振対象物に伝達されないようにするアクティブ制御が可能であり、また気密圧力室への基礎圧力を上下させることで、床面と除振対象物との距離を変化させるスタティック制御を行うこともできる。
【０００３】
除振対象物が小型であれば、一つの除振対象物に一台の除振台（ユニット）を対応させればよい。しかし、除振対象物が大型になると、一つの除振対象物に対して異なる平面位置に位置させた複数（一般的に３台以上）の除振台ユニットを必要とする。
【特許文献１】特開平８-１９５１７９号公報
【特許文献２】特開平７-３１０７７９号公報
【特許文献３】特開平７-９３０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように複数の除振台ユニットを用いて単一の除振対象物の除振を行うと、床面の水平度が問題となる。しかし、従来の制御系では、床面の変位（経時的な沈み込み）を考慮していない。このため、床面と除振対象物との距離が各除振台ユニット部分において変化しなくても、床面自体が上下に変位してしまえば、除振対象物の水平性が損なわれてしまう。
【０００５】
本発明は、以上の問題点の発見に基づき、床面に経年的に僅かな上下変位が生じても、複数の除振台ユニットに支持されている除振対象物の水平性を維持できる水平補償機能を有する除振装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、除振対象物の異なる平面位置における床面の基準水平面からの変位を検知し、その検知結果を各除振台ユニットにフィードバックすれば、除振対象物の水平性を維持することができるという着眼に基づいてなされたものである。
本発明の水平補償機能を有する除振装置は、単一の除振対象物と床面との間の異なる平面位置に位置し、それぞれ拡縮可能な気密圧力室を有していて該気密圧力室への供給空気圧力の大小により床面と上記除振対象物との距離を変化させる複数の除振台ユニット；除振対象物の異なる平面位置における基準水平面からの沈み込み量を検知する沈み込み量検知器；及びこの沈み込み量検知器が検知した沈み込み量に応じて上記複数の除振台ユニットの気密圧力室に対する供給圧力を変化させる供給圧力制御機構；を有することを特徴としている。
【０００７】
沈み込み量検知器は、具体的には、床面に設置した３個以上の液面測定器から構成し、各液面測定器は、床面に設置した水平検知カップと、複数の水平検知カップを連通させる連通路と、これらの水平検知カップ及び連通路内に入れた自由液体と、各水平検知カップ内の自由液面高さと床面との距離を検知する高さ検知器とから構成することができる。３個以上の相互に連通する水平検知カップ内の自由液面と、この自由液面と床面との距離を検知する高さ検知器によれば、基準水平面からの床面のずれを検知することができる。
【０００８】
除振対象物が剛体であると仮定できる場合には、３個の水平検知カップによって平面を確定できるから、水平検知カップと除振台ユニットとを一対一で対応させなくとも、除振対象物の異なる平面位置における基準水平面からの沈み込み量を検知することが可能である。しかし、除振対象物は実際には大荷重弾性体であると考えられ、異なる平面位置における基準水平面からの微小な沈み込み量を問題にする場合には、４個以上の水平検知カップを用いることが好ましい。特に水平検知カップは、各除振台ユニットに対応させて設けるのがよい。そして、供給圧力制御機構は、各水平検知カップ内の自由液面高さに応じて対応する除振台ユニットの気密圧力室の圧力を制御する。
【０００９】
自由液体は、勿論水でもよいが、粘度が低く非揮発性で安価に入手可能なミシンオイル、スピンドルオイル、エチレングリコール、またはイオン性液体を用いることが望ましい。
【００１０】
また、床面の水平が補償されている状態での除振機能を発揮するため、各除振台ユニットに対応させて、除振対象物と床面との距離を測定するＺ方向変位計を設け、供給圧力制御機構により、このＺ方向変位計の検出高さに応じて、対応する除振台ユニットの気密圧力室の圧力を制御することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、除振対象物の異なる平面位置における床面の基準水平面からのずれを検知し、除振対象物を支持する複数の除振台ユニットにフィードバックするので、除振対象物の水平を補償した上で除振作用を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明による水平補償機能を有する除振装置の一実施形態を示す平面図である。この実施形態では、単一の除振対象物（例えば液晶パネル製造装置、大型の精密加工機等、半導体製造装置）Ｏの下面に均等に分散させて４個の除振台ユニット１０が配置されている。全ての除振台ユニット１０は同一構造（同一仕様）であり、図１、図２及び図４に示すように、床面Ｆに固定される固定プレート１１と、除振対象物Ｏの下面に固定される（除振対象物Ｏの下面を支える）可動プレート１２とを有し、固定プレート１１と可動プレート１２の間に、鉛直ベローズ１３が配置されている。鉛直ベローズ１３は鉛直方向の気密圧力室を構成し、この鉛直ベローズ１３内への供給する供給空気圧力の大小により、固定プレート１１（床面Ｆ）に対する可動プレート１２の高さ位置が変化する。床面Ｆ上にはまた、各除振台ユニット１０毎に、平面矩形をなす可動プレート１２の各辺に対応する４つの固定縦壁１４が立設固定されており、各固定縦壁１４と可動プレート１２の各辺垂直面との間に、水平方向の気密圧力室を構成する水平ベローズ１５が配置されている。すなわち、水平ベローズ１５は、各除振台ユニット１０につき直交二方向に各２個ずつ合計４個存在し、これらの水平ベローズ１５に対する供給空気圧力の制御により、可動プレート１２の水平方向の位置が制御される。このような除振台ユニット１０の具体的構造は各種が知られている。
【００１３】
各除振台ユニット１０には、液面測定器２０が付設されている。各液面測定器２０は、対応する除振台ユニット１０近傍の床面Ｆの基準水平面からのずれを検知するもので、この実施形態では、平面矩形をなす除振対象物Ｏの四隅外側の４カ所に同一仕様で設けられている（各除振台ユニット１０は、各液面測定器２０の内側位置に設けられている）。図３は、４個の液面測定器２０のみを描いたもので、その位置に応じ、Ｒ（右）、Ｌ（左）、Ｆ（前）、及びＢ（後）の符号を付した。
【００１４】
各液面測定器２０は、図５ないし図７に詳細を示すように、床面Ｆ上に固定される基準プレート２１と、この基準プレート２１上に固定した水平検知カップ２２と高さ測定器支持ロッド２３とを備えている。４個の水平検知カップ２２は、連通パイプ（連通路）２４（図１、図３も参照）によって相互に連通しており、その連通した通路及びカップ内に自由液体２５が入れられている。
【００１５】
自由液体２５の量は、図５に示すように、各水平検知カップ２２内の適当な高さ位置に自由液面が来るように定められる。自由液体２５としては、例えば粘度が低く非揮発性で安価な、ミシンオイル、スピンドルオイル、エチレングリコール、またはイオン性液体を用いることが好ましい。
【００１６】
高さ測定器支持ロッド２３には、レーザ測長器（高さ検知器）２６を有する測長器ユニット２７が支持されている。レーザ測長器２６は、水平検知カップ２２内の自由液体２５の自由液面に対してレーザ光を発射し、その反射光から床面Ｆと自由液面高さとの距離（自由液面高さとレーザ測長器２６の基準高さとの間の距離）を測定するものである。このようなレーザ測長器は知られている。
【００１７】
床面Ｆは、本除振装置を設置するときに可及的に水平面とするものである。この水平面を基準水平面とし、このときのレーザ測長器２６の検知距離を基準とすると、床面Ｆが基準水平面からずれない限り（床面Ｆが沈み込んだり浮き上がったりしない限り）、各水平検知カップ２２内の自由液体２５の自由液面と床面Ｆとの距離は変化しない。一方、床面Ｆが基準水平面から上下にずれる（正負の沈み込みが発生する）と、各水平検知カップ２２内の自由液体２５の自由液面と床面Ｆ（レーザ測長器２６）との距離が変化する。例えば、床面Ｆが沈み込むと、自由液体２５の自由液面高さ（基準水平面に対応）は変化しないのに対し、自由液面とレーザ測長器２６との距離は小さくなるため、基準水平面からのずれが検知される。
【００１８】
図８は、本除振装置の制御系を示している。４個の液面測定器２０のうちのいずれかが床面Ｆの正負の沈み込みを検知すると、その液面測定器２０に対応する除振台ユニット１０用の鉛直ベローズ用アクチュエータ１７がその除振台ユニット１０の鉛直ベローズ１３への供給圧力を増加させて可動プレート１２の固定プレート１１に対する位置を上昇させる。４個の液面測定器２０と対応する除振台ユニット１０は、独立しているから、これら４個の除振台ユニット１０に対する供給圧力の制御を独立して行うことにより、除振対象物Ｏの水平性を補償することができる。すなわち、床面Ｆの局所的な沈み込みによって除振対象物Ｏが微小に弾性変形する場合にも水平性を補償することができる。
【００１９】
Ｚ方向変位計１８は、除振対象物Ｏ（可動プレート１２）と床面Ｆとの距離を測定するもので、各除振台ユニット１０の側部に設置されている（図１参照）。鉛直ベローズ用アクチュエータ１７はまた、このＺ方向変位計１８の検出距離に応じて、鉛直ベローズ１３に対する供給圧力を制御する。Ｚ方向変位計１８による鉛直ベローズ１３への供給圧力制御は、主に振動が除振対象物Ｏに伝達されないようにするアクティブな制御である。これに対し、液面測定器２０による鉛直ベローズ１３への供給圧力制御は、床面Ｆが基準水平面からずれたときにも除振対象物Ｏの水平を補償するスタティックな制御である。本実施形態は、このスタティックな制御を特徴としている。スタティックな制御量は、例えば１／１０００ｍｍオーダーである。
【００２０】
以上の実施形態では、液面測定器２０を各除振台ユニット１０に対応させて設置しており、微小な床面の上下位置変位に対応することができる。しかし、例えば、除振装置の設置環境によって、特定の除振台ユニット１０に液面測定器２０を付設できないような場合には、除振対象物Ｏを剛体と仮定し、３点以上の液面測定器２０の測定結果から、液面測定器２０が存在しない部分の沈み込み量を推定することができる。また、除振対象物Ｏの下面は平面である（平面を維持する）と仮定することができる場合には、液面測定器２０は異なる平面位置に最低３点に設置すればよい。すなわち、除振対象物Ｏの下面にできるだけ正三角形の頂点位置に位置させて３個の液面測定器２０を設置すれば、除振対象物Ｏの異なる平面位置における基準水平面からのずれ（全体の基準水平面からのずれ）を検知する沈み込み量検知器を構成することができる。そして、この沈み込み量検知器が検知した沈み込み量（各除振台ユニット１０が存在する部分における床面Ｆの基準水平面からのずれ量）に応じて各除振台ユニット１０の鉛直ベローズ１３への供給圧力を制御することで、除振対象物Ｏの水平を補償することができる。勿論、除振対象物Ｏが実際には大荷重弾性体であることを考慮すれば、除振台ユニット１０（液面測定器２０）は４個以上を用いることが好ましく、設置数を増加するに従って、より精度の高い制御が可能になることは言うまでもない。
【００２１】
以上の実施形態では、各除振台ユニット１０につき４個の水平ベローズ１５が存在しており、これらの水平ベローズ１５に対する供給空気圧力の制御により、可動プレート１２の水平方向の位置が制御可能である。しかし、本発明は、除振台ユニット１０が水平ベローズ１５を有するか否か、及びその制御態様を問題としない。また、液面測定器２０の水平検知カップ２２内の自由液面高さと床面との距離を検知する高さ検知器は、レーザ測長器２６以外の高さ検知器を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による水平補償機能を有する除振装置の一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】図１の除振装置から自由液面検知装置群を取り出して描いた平面図である。
【図４】図１の除振装置に含まれる一つの除振台及び自由液面検知装置の正面図である。
【図５】一つの自由液面検知装置の正面図である。
【図６】図５の平面図である。
【図７】図５の右側面図である。
【図８】本発明による水平補償機能を有する除振装置の制御系を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
Ｏ  除振対象物
Ｆ  床面
１０  除振台ユニット
１１  固定プレート
１２  可動プレート
１３  鉛直ベローズ
１４  固定縦壁
１５  水平ベローズ
１７  鉛直ベローズ用アクチュエータ
１８  Ｚ方向変位計
２０  液面測定器
２１  基準プレート
２２  水平検知カップ
２３  高さ測定器支持ロッド
２４  連通パイプ（連通路）
２５  自由液体
２６  レーザ測長器（高さ測定器）
２７  測長器ユニット
【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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【図７】
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【図８】
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