(57)【要約】【課題】高い周波数領域においても、除振装置を安定的に制御することができる変位拡大機構を提供すること。【解決手段】設置面１の上に設置された除振装置２の搭載盤３の、前記設置面１に対する変位を拡大する変位拡大機構１０であって、前記設置面１の上に設置されて鉛直方向に延びる台座１１と、前記台座１１の上端部にその一端部が取り付けられた弾性部材１２と、前記搭載盤３にその一端面が取り付けられるとともに、前記弾性部材１２にその他端面が取り付けられた変位伝達部材１３とを備えている。【選択図】  図１
2007232010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置面の上に設置された除振装置の搭載盤の、前記設置面に対する変位を拡大する変位拡大機構であって、
前記設置面の上に設置されて鉛直方向に延びる台座と、
前記台座の上端部にその一端部が取り付けられた弾性部材と、
前記搭載盤にその一端面が取り付けられるとともに、前記弾性部材にその他端面が取り付けられた変位伝達部材とを備えていることを特徴とする変位拡大機構。
【請求項２】
請求項１に記載の変位拡大機構と、
前記設置面の上に設置されて前記弾性部材の他端部の変位を計測する変位計と、
前記変位計により計測された計測値に基づいて前記搭載盤を支持する除振マウントをアクティブ制御する駆動源とを具備していることを特徴とする除振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測対象物の微小（微細）な変位を拡大（増幅）する変位拡大機構に関するものであり、特に、設置面（床面）の上に設置された除振装置の搭載盤（計測対象物）の設置面に対する変位を拡大する変位拡大機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
搭載盤の上に、半導体製造設備や精密加工機械等の、外部からの振動を嫌う嫌振機器が載置される除振装置としては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。
【特許文献１】特開２００４−８４７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献の支持振動系には、その固有振動数をできるだけ低く設定するために、空気バネが使用されている。
しかしながら、除振効果をさらに高めたいような場合には、支持振動系の固有振動数をさらに低く設定する必要があり、そのような場合には、空気バネの空気の容量を増加させるため別途補助タンクが必要となり、除振装置が大型化・複雑化してしまうといった問題点があった。
【０００４】
そこで、このような問題を解決すべく、最近では、アクティブ制御により剛性低下効果を与える方式のものが提案されている。
しかしながら、このような方式のものでは、高い周波数領域において、対象とする振動レベルが極端に小さく、安定した制御を行うことが難しいといった問題点があった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、高い周波数領域においても、除振装置を安定的に制御することができる変位拡大機構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】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明による変位拡大機構は、設置面の上に設置された除振装置の搭載盤の、前記設置面に対する変位を拡大する変位拡大機構であって、前記設置面の上に設置されて鉛直方向に延びる台座と、前記台座の上端部にその一端部が取り付けられた弾性部材と、前記搭載盤にその一端面が取り付けられるとともに、前記弾性部材にその他端面が取り付けられた変位伝達部材とを備えている。
このような変位拡大機構によれば、支点となる弾性部材の一端部が台座の上端部に固定されており、支点がベアリング等を介して回動する梃子式（レバー式）の変位拡大機構のように、支点にガタが生じるおそれがないので、搭載盤の微小（微細）な変位を容易かつ正確に拡大（増幅）させることができる。
【０００７】
本発明による除振装置は、上記の変位拡大機構と、前記設置面の上に設置されて前記弾性部材の他端部の変位を計測する変位計と、前記変位計により計測された計測値に基づいて前記搭載盤を支持する除振マウントをアクティブ制御する駆動源とを具備している。
このような除振装置によれば、変位拡大機構により、例えば、図４に太い実線で示す搭載盤の微小（微細）な変位を、例えば、図４に細い実線で示す変位、あるいは図４に破線で示す変位に拡大（増幅）させることができるので、例えば、除振対象周波数領域として１０Ｈｚ以上が選択されたような場合でも、変位計が有する分解能（図４に二点鎖線で示す）よりも十分に大きいところ（領域）で変位計を使用することができて、搭載盤の変位を正確に計測することができる。
また、これにより、高い周波数領域においても、除振装置を安定的に制御することができるので、除振装置の除振性能（効果）を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高い周波数領域においても、除振装置を安定的に制御することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明による変位拡大機構の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明による変位拡大機構１０は、例えば、図１に示す床面（設置面）１の上に設置された除振装置２の搭載盤３（計測対象物）の床面１に対する変位（特に、鉛直方向（図１において白抜き矢印が示す方向）の変位）を拡大（増幅）するものである。
なお、搭載盤３の上には、半導体製造設備や精密加工機械等の、外部からの振動を嫌う嫌振機器（図示せず）が載置される。
【００１０】
図１および図２に示すように、変位拡大機構１０は、床面１の上に設置されて鉛直方向（図１において上下方向）に延びる台座１１と、この台座１１の上端部にその一端部が取り付けられて、水平方向（図１において左右方向）に延びる弾性部材１２と、搭載盤３の下面にその一端面が取り付けられるとともに、弾性部材１２の上面にその他端面が取り付けられて鉛直方向（図１において上下方向）に延びる変位伝達部材１３とを備えている。
【００１１】
弾性部材１２は、除振対象周波数領域（例えば、１０Ｈｚ〜３０Ｈｚ）で振動する、例えば、平面視矩形状を有する薄板状の部材であり、図１および図２に示すように、その一端部が片持ち支持されて、その他端部が鉛直方向に撓むものであればいかなる材料から作られたものであってもよい。
なお、後述する変位計４に渦電流式のものを採用する場合、弾性部材１２には金属材料（例えば、ステンレススチールや鉄等）から作られたものが採用される。
【００１２】
変位伝達部材１３は、例えば、断面視円形状を有する棒状の部材であり、その一端面は搭載盤３の下面に固定されており、その他端面は弾性部材１２の上面で、かつ、弾性部材１２の他端部を比較的大きく撓ませる（変位させる）ことができる位置（例えば、台座１１に近い位置）に固定されている。
【００１３】
一方、弾性部材１２の他端部の下方に位置する床面１の上には、変位計（例えば、渦電流式の変位計やレーザー式の変位計等）４が設置されており、これにより、弾性部材１２の他端部と変位計４との間の距離が計測されるようになっている。
【００１４】
さてここで、図３に示すように、除振装置２の搭載盤３に対して外力（例えば、地震力等）が作用し、除振装置２の搭載盤３が床面１に対して鉛直方向に変位すると、変位伝達部材１３を介して弾性部材１２の台座１１に近い位置に搭載盤３の変位が伝達されるとともに、弾性部材１２の他端部が鉛直方向に大きく撓まされることとなる（図１および図２参照）。そして、この弾性部材１２の他端部の変位は変位計４によって計測され、変位計４によって計測された計測値はコントローラ５に伝達されるようになっている。コントローラ５に伝達された計測値は、コントローラ５の内部で比較演算され、その演算結果は、除振装置２の除振マウント６（図１参照）をアクティブ制御（制震制御）するモータ（駆動源）７に信号として出力されるようになっている。そして、搭載盤３を支持する除振マウント６は、モータ７からの制御力（駆動力）を受けてアクティブ制御される。すなわち、搭載盤３を支持する除振マウント６には、負のゲインをかけたバネ力が与えられて、除振マウント６の固有振動数が小さくなるような制御力が与えられるようになっている。
【００１５】
本実施形態による変位拡大機構１０は、支点となる弾性部材１２の一端部が台座１１の上端部に固定されており、支点がベアリング等を介して回動する梃子式（レバー式）の変位拡大機構のように、支点にガタが生じるおそれがないので、搭載盤３の微小（微細）な変位を容易かつ正確に拡大（増幅）させることができる。
また、本実施形態による変位拡大機構１０により、図４に太い実線で示す搭載盤３の微小（微細）な変位を、例えば、図４に細い実線で示す変位、あるいは図４に破線で示す変位に拡大（増幅）させることができるので、例えば、除振対象周波数領域として１０Ｈｚ〜３０Ｈｚを選択するような場合でも、変位計４が有する分解能（図４に二点鎖線で示す）よりも十分に大きいところ（領域）で変位計４を使用することができて、搭載盤３の変位を正確に計測することができる。
なお、図４は、図４中に一点鎖線で示す０．１Ｇａｌの加速度外乱が与えられたときに計測される変位を示すグラフであり、図４中の細い実線は、固有振動数１５Ｈｚ、減衰定数２％を有する変位拡大機構により拡大（増幅）された変位を、図４中の破線は、固有振動数８０Ｈｚ、減衰定数２％を有する変位拡大機構により拡大（増幅）された変位を、図４中の太い実線は搭載盤３の変位を示している。
【００１６】
さらに、本実施形態による変位拡大機構１０を用いることにより、搭載盤３の微小（微細）な変位が容易かつ正確に拡大（増幅）されることとなるので、高い周波数領域においても、除振装置２を安定的に制御することができて、除振装置２の除振性能（効果）を向上させることができる。
【００１７】
なお、上述した実施形態では、搭載盤３の床面１に対する鉛直方向の変位を拡大する変位拡大機構１０について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、変位拡大機構は、搭載盤３の床面１に対する水平方向の変位を拡大するものであってもよい。
また、図４に示すように、変位拡大機構が有する固有振動数は大きい方、すなわち、直線の部分が長くなるようなもののほうが好ましいが、変位拡大機構が有する固有振動数が小さくても、振幅および位相の変化を事前に把握することによりその変位を類推することができるので、外乱が定常狭帯域特性を有する場合には、変位拡大機構が有する固有振動数は１５Ｈｚ程度（図４中に細い実線で示す）であってもなんら問題はない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る変位拡大機構を備えた除振装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す変位拡大機構の拡大図である。
【図３】図１に示す除振装置のシステムブロック図である。
【図４】変位拡大機構により得られる作用効果を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
【００１９】
１  床面（設置面）
２  除振装置
３  搭載盤
４  変位計
６  除振マウント
７  モータ（駆動源）
１０  変位拡大機構
１１  台座
１２  弾性部材
１３  変位伝達部材
【図１】
2007232010.tif 000003
【図２】
2007232010.tif 000004
【図３】
2007232010.tif 000005
【図４】
2007232010.tif 000006