(57)【要約】【課題】剛性を変更して載置台の直動外乱による変位を抑制する可変剛性装置及び可変剛性装置を組み込んだ除振装置を提供する。【解決手段】可変剛性装置１０は、一方向への曲げ変形を許容すると共に、電圧が印加されると板軸方向（Ｘ軸方向）へ収縮する圧電板材１２と、圧電板材１２の板軸方向の端部に設けられ、一方向と交差する方向への曲げ変形を許容すると共に、板軸方向へ軸力を伝達する曲り部材１４と、を有している。【選択図】図１
2016098836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向への曲げ変形を許容すると共に、電圧が印加されると板軸方向へ収縮する圧電板材と、
前記圧電板材の前記板軸方向の端部に設けられ、前記一方向と交差する方向への曲げ変形を許容すると共に、前記板軸方向へ軸力を伝達する曲り部材と、
を有する可変剛性装置。
【請求項２】
前記圧電板材と前記曲り部材は、
接合部材を挟んで２枚の板ばねが配置され、前記板ばねの少なくとも一方には電圧が印加されると前記板軸方向へ収縮する膜型圧電素子が貼り付けられて前記圧電板材を形成し、前記板ばねの他方は、前記曲り部材を形成し、２枚の前記板ばねは、前記接合部材の側面に板幅方向を互いに直交させて接合されている接合部材タイプ、
長尺板ばねの中央部をねじって、両端部の板面を互いに直交させ、少なくとも一方の端部の前記板面には、電圧が印加されると前記板軸方向へ収縮する膜型圧電素子が貼り付けられて前記圧電板材を形成し、他方の端部の前記板面が前記曲り部材を形成する長尺ねじりタイプ、
又は、板ばねに電圧が印加されると前記板軸方向へ収縮する膜型圧電素子が貼り付けられて前記圧電板材を形成し、前記板ばねに接合されたロッドが前記曲り部材を形成するロッドタイプ、
のいずれか１つである請求項１に記載の可変剛性装置。
【請求項３】
床面に設置された架台に設けられた振動吸収部材と、
前記振動吸収部材に支持され、水平２方向及び鉛直方向へ変位可能な載置台と、
前記載置台に固定された第１支持部材と、
前記架台に固定され、前記第１支持部材と対向配置された第２支持部材と、
一端が前記第１支持部材に固定され、他端が前記第２支持部材に固定された請求項１又は２に記載の可変剛性装置と、
前記載置台の変位情報に基づいて前記可変剛性装置へ電圧を印加して、前記第１支持部材を位置決めする制御手段と、
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、可変剛性装置及び除振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超ＬＳＩや液晶ディスプレイなどの精密機器の製造装置では、嫌振機器類（以下機器類と記す。）が載せられる載置台へ、周辺機器等により生じた床振動が伝わらないように、載置台を振動吸収部材等で柔らかく支持している。
【０００３】
しかし、載置台を、振動吸収手段等で柔らかく支持した場合、載置台の直動外乱、即ち、載置台に設置された機器類の走行による重心移動や、機器類の稼動に伴い発生する衝撃力等に基づいて生じる、載置台自身の変位や振動を防止することができない。
制振対象物の振動を抑制する技術には、例えば特許文献１がある。
【０００４】
特許文献１は、圧電素子を制振対象物に貼り付け、制振対象物自体の曲げや伸縮を、圧電素子で電気エネルギーに変換して減衰させる技術である。
しかし、特許文献１の技術では、圧電素子が貼り付けられた制振対象物の変形を抑制できても、制振対象物自体の地盤面に対する変位を抑制することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３５７８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事実に鑑み、剛性を変更して載置台の直動外乱による変位を抑制する可変剛性装置、及び可変剛性装置を組み込んだ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】
【０００７】
請求項１に記載の発明に係る可変剛性装置は、一方向への曲げ変形を許容すると共に、電圧が印加されると板軸方向へ収縮する圧電板材と、前記圧電板材の前記板軸方向の端部に設けられ、前記一方向と交差する方向への曲げ変形を許容すると共に、前記板軸方向へ軸力を伝達する曲り部材と、を有することを特徴としている。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、相対変位する部材の間に、圧電板材と曲り部材の両端部をそれぞれ固定して、圧電板材に電圧を印加すると、圧電板材が収縮して、相対変位する部位の圧電板材及び曲り部材の板軸方向へ、引張力を加えることができる。
一方、圧電板材は一方向への曲げ変形が許容されており、圧電板材の一方向の変位が許容される。また、曲り部材は、一方向と交差する方向の曲げ変形が許容されており、一方向と交差する方向の変位が許容される。
【０００９】
これにより、例えば、相対変位する部材の一方が、振動吸収部材で支持され、水平２方向及び鉛直方向へ変位可能とされた載置台とすれば、載置台の変位（直動外乱）に対し、圧電板材と曲り部材の板軸方向をＸ軸方向へ向けて配置したとき、Ｘ軸方向の変位を抑制し、Ｘ軸方向と交差するＹ軸方向、及びＺ軸方向の変位を許容することができる。
又は、圧電板材と曲り部材の板軸方向をＺ軸方向へ向けて配置したとき、Ｚ軸方向の変位を抑制し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の変位を許容することができる。
また、圧電板材に所定の電圧を印加して、圧電板材を伸張させることもできる。これにより、圧電板材を面外方向へ座屈させ、板軸方向への変形も許容することができる。
この結果、載置台の直動外乱による変位を抑制することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の可変剛性装置において、前記圧電板材と前記曲り部材は、接合部材を挟んで２枚の板ばねが配置され、前記板ばねの少なくとも一方には電圧が印加されると前記板軸方向へ収縮する膜型圧電素子が貼り付けられて前記圧電板材を形成し、前記板ばねの他方は、前記曲り部材を形成し、２枚の前記板ばねは、前記接合部材の側面に板幅方向を互いに直交させて接合されている接合部材タイプ、長尺板ばねの中央部をねじって、両端部の板面を互いに直交させ、少なくとも一方の端部の前記板面には、電圧が印加されると前記板軸方向へ収縮する膜型圧電素子が貼り付けられて前記圧電板材を形成し、他方の端部の前記板面が前記曲り部材を形成する長尺ねじりタイプ、又は、板ばねに電圧が印加されると前記板軸方向へ収縮する膜型圧電素子が貼り付けられて前記圧電板材を形成し、前記板ばねに接合されたロッドが前記曲り部材を形成するロッドタイプ、のいずれか１つであることを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、圧電板材は、接合部材タイプ、長尺ねじりタイプ、及びロッドタイプのいずれも、板ばねに電圧が印加されると板軸方向へ収縮する膜型圧電素子が貼り付けられた構成であり、一方向への曲げ変形が許容されると共に、電圧が印加されると板軸方向へ収縮するものが適用される。
また、曲り部材には、接合部材タイプでは接合部材を挟んで設けられた平板状の板バネが用いられ、長尺ねじりタイプでは長尺板バネの中央のねじり部を除く一方の平板部が用いられ、ロッドタイプでは圧電板材の端部と接合された直状棒材が用いられる。更に、曲り部材は、接合部材タイプ、長尺ねじりタイプ、及びロッドタイプのいずれも、圧電板材が曲げ変形する一方向と交差する方向への曲げ変形を許容する構成とされている。
これにより、接合部材タイプ、長尺ねじりタイプ、又はロッドタイプの可変剛性装置を、振動吸収部材で支持され、水平２方向及び鉛直方向へ変位可能とされた載置台へ適用すれば、載置台の変位（直動外乱）を抑制することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明に係る除振装置は、床面に設置された架台に設けられた振動吸収部材と、前記振動吸収部材に支持され、水平２方向及び鉛直方向へ変位可能な載置台と、前記載置台に固定された第１支持部材と、前記架台に固定され、前記第１支持部材と対向配置された第２支持部材と、一端が前記第１支持部材に固定され、他端が前記第２支持部材に固定された請求項１又は２に記載の可変剛性装置と、前記載置台の変位情報に基づいて前記可変剛性装置へ電圧を印加して、前記第１支持部材を位置決めする制御手段と、を有することを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、制御手段により、載置台の振動情報に基づいて可変剛性装置に電圧が印加され、圧電板材が板軸方向へ収縮して圧電板材と曲り部材で第１支持部材を拘束する。これにより、例えば、変位情報が載置台の水平１方向の変位の場合、載置台の水平１方向の変位が抑制される。
このとき、可変剛性装置は、圧電板材の一方向の変形と、曲り部材の圧電板材の一方向と交差する方向の変形を許容しており、振動吸収部材で吸収させることができる。
この結果、載置台の直動外乱による変位を抑制することができる。
なお、載置台の水平２方向及び鉛直方向の変位を抑制するには、可変剛性装置を少なくとも３個用いて、各可変剛性装置の板軸方向を、変位抑制方向である水平２方向及び鉛直方向に配置すればよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、上記構成としてあるので、剛性を変更して載置台の直動外乱による変位を抑制する可変剛性装置、及び可変剛性装置を組み込んだ除振装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る可変剛性装置の基本構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る可変剛性装置の展開例を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る可変剛性装置が組み込まれた除振装置の基本構成を模式的に示す正面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）はいずれも本発明の第２実施形態に係る除振装置の作用を説明するための正面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る可変剛性装置が組み込まれた除振装置の基本構成を模式的に示す正面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る可変剛性装置が組み込まれた除振装置の基本構成を示す正面図である。
【図７】（Ａ）は本発明の第５実施形態に係る可変剛性装置の基本構成を示す斜視図であり、（Ｂ）はその平面図であり、（Ｃ）はその正面図である。
【図８】本発明の第６実施形態に係る可変剛性装置の基本構成を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
図１の斜視図を用いて、第１実施形態に係る可変剛性装置１０について説明する。
図１に示すように、可変剛性装置１０は、連結体（接合部材）１８を挟んで可変剛性板（圧電板材）１２と、板バネ（曲り部材）１４が、軸線をＸ軸方向へ向けて配置された構成である。
【００１７】
連結材１８は、鋼材で直方体形状に形成され、軸剛性、曲げ剛性共に十分大きいものとされている。連結材１８は、対面する平行平面１８Ｆ１、１８Ｆ２を備え、平行平面１８Ｆ１には、可変剛性板１２の一端が固定され、平行平面１８Ｆ２には、板バネ１４の一端が固定されている。
【００１８】
板バネ１４は、バネ鋼で矩形状に形成され、Ｘ軸方向の剛性である軸剛性の大きさは、組み込まれる装置において作用する外力の大きさに対して変形が問題とならない程度とされている。また、面外方向（Ｙ軸方向）の曲げ剛性の大きさは、組み込まれる装置で要求される除振性能を阻害しない大きさとされている。
可変剛性板１２は、面外方向（Ｚ軸方向）へ曲げ変形が可能な板バネ１３の表面に、膜型圧電素子１６を貼り付けた構成である。板バネ１３は、板バネ１４と同じ材質、形状で形成されている。なお、板バネ１３、１４を、それぞれ異なる材質、形状としてもよい。
【００１９】
膜型圧電素子１６は、印加される電圧に伴い、矢印Ｐ１、Ｐ２に示す板軸方向（Ｘ軸方向）へ収縮、又は伸長する特性を備えている。なお、膜型圧電素子１６は、広く普及している市販品であり詳細な記載は省略する。
膜型圧電素子１６は、要求される引張力を発生させるよう、収縮時に生じる引張強度の大きさ、形状、寸法等が決定されている。また、膜型圧電素子１６は、必要とされる引張強度に応じて、板バネ１３の表裏の両面にそれぞれ貼り付けてもよい。
なお、本図を含め明細書中の図には、外部から膜型圧電素子１６へ、電圧を印加するケーブル等の記載は省略している。  
【００２０】
可変剛性板１２と板バネ１４は、互いに、板材の平面部を直交させて連結材１８に固定されている。また、可変剛性板１２と板バネ１４は、それぞれの板軸方向をＸ軸方向に一致させて取り付けられている。
【００２１】
これにより、可変剛性板１２の平面をＸ−Ｙ平面に一致させたとき、板バネ１４の平面はＸ−Ｚ平面と一致する。この結果、可変剛性板１２は、面外方向となるＺ軸方向の曲げ変形を許容し、板面に沿ったＹ軸方向は面内剛性を有し、曲げ変形を規制する。一方、板バネ１４は、面外方向となるＹ軸方向の曲げ変形を許容し、板面に沿ったＺ軸方向は面内剛性を有し、曲げ変形を規制する。
【００２２】
従って、可変剛性装置１０のＸ軸方向の両端部を、図示しない固定部材で固定し、膜型圧電素子１６に所定の電圧を印加すると、可変剛性板１２がＸ軸方向へ収縮する。この結果、固定部材にＸ軸方向の引張力を作用させることができる。
また、膜型圧電素子１６に印加する電圧を調整することにより、Ｘ軸方向に作用した引張力を変更することができる。
【００２３】
本構成によれば、可変剛性板１２に所定の電圧を印加することにより、可変剛性板１２が収縮し、Ｘ軸方向の引張力を発生させることができる。一方、可変剛性板１２はＺ軸方向への曲げ変形が許容されており、Ｚ軸方向の除振性能の低下が抑制される。また、板バネ１４はＹ軸方向への曲げ変形が許容されており、Ｙ軸方向の除振性能の低下が抑制される。これにより、板軸方向（Ｘ軸方向）へ引張力を発生させ、かつ、板軸方向と直交する２方向（Ｙ軸方向及びＺ軸方向）へ伝播する振動を低減させることができる。
【００２４】
なお、本実施形態では、可変剛性装置１０を、可変剛性板１２と板バネ１４で構成する場合について説明した。しかし、これに限定されることはなく、例えば、図２に示す可変剛性装置１１のように、板ばね１４を、板ばね１４の表面に膜型圧電素子１６を貼り付けた可変剛性板１５としてもよい。即ち、２枚の可変剛性板１２、１５を、連結材１８を挟んで配置する構成の可変剛性装置１１としてもよい。
これにより、Ｘ軸方向の変位量をより大きくすることができる。
【００２５】
また、本実施形態では、可変剛性板１２を、板バネ１３に膜型圧電素子１６を貼り付けた構成として説明した。しかし、これに限定されることはなく、膜型圧電素子１６の軸剛性の大きさが、可変剛性装置１０に要求される値を確保できるものであれば、板バネ１３を使用せず、膜型圧電素子そのものを可変剛性板としてもよい。
この場合、面外方向の曲げ剛性が小さいため、可変剛性装置１０を経由する振動が低減され、除振性能の低下を容易に防ぐことができる。
【００２６】
（第２実施形態）
図３、４を用いて、第２実施形態に係る除振装置２０について説明する。
除振装置２０は、第１実施形態で説明した可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂを、板軸方向をＸ軸方向へ向けて組み込んだ構成である。
ここに、図３は、除振装置２０の正面図であり、図４（Ａ）〜（Ｃ）は、除振装置２０の作動を説明するための正面図である。
【００２７】
先ず、図３を用いて除振装置２０の構成について説明する。
除振装置２０は、床面２２に設置された架台２４を有し、架台２４の端部には空気ばね（振動吸収部材）２６が設けられている。
空気ばね２６の上には、定盤（載置台）２８が乗せられている。定盤２８は、空気ばね２６で柔らかく支持されている。これにより、定盤２８は、床面２２からの振動の伝播が抑制されると共に、水平２方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）及び鉛直方向（Ｚ軸方向）へ変位可能とされている。
【００２８】
定盤２８の上にはステージ３４が設けられ、ステージ３４の上には、ステージ可動部３８が移動可能に設けられている。ステージ可動部３８の移動等に伴う直動外乱がステージ３４に伝達されて、ステージ３４及び定盤２８が変位する。
また、ステージ可動部３８、或いはステージ３４又は定盤２８の変位情報や加速度情報等に基づいて、可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂへ電圧を印加して、中間板３０を位置決めし、定盤２８の移動を低減するコントローラ（制御手段）３６が設けられている。
【００２９】
定盤２８の下面には、中間板（第１支持部材）３０の上端部が固定されている。中間板３０は、鋼材で直状に形成され、下端は下方へ延出され、下端部は開放端とされている。
また、架台２４の上面には、一対の支柱（第２支持部材）３２Ａ、３２Ｂの下端部が固定されている。支柱３２Ａ、３２Ｂは、いずれも鋼材で直状に形成され、中間板３０を挟んでＸ軸方向へ対向配置されている。支柱３２Ａ、３２Ｂの上端は上方へ延出され、上端部は開放端とされている、
【００３０】
２個の可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂは、中間板３０と支柱３２Ａの間、及び、中間板３０と支柱３２Ｂの間にそれぞれ配置されている。可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂは、いずれも板軸方向をＸ軸方向へ向けて、同一直線上に配置されている。
可変剛性装置１０Ａは、一端が中間板３０に固定され、他端が支柱３２Ａに固定されている。一方、可変剛性装置１０Ｂは、一端が中間板３０に固定され、他端が支柱３２Ｂに固定されている
【００３１】
本構成によれば、Ｘ軸方向の変位ＨＸがステージ３４及び定盤２８に生じたとき、コントローラ３６により、ステージ可動部３８、或いはステージ３４又は定盤２８の変位情報や加速度情報等に基づいて、可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂに所定の電圧が印加される。これにより、可変剛性装置１０Ａ、１０ＢがＸ軸方向へ収縮して、中間板３０にＸ軸方向の両方向から引張力を加え、中間板３０を拘束する。この結果、ステージ３４及び定盤２８のＸ軸方向の変位が抑制される。
【００３２】
このとき、可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂは、可変剛性板１２の一方向の変形と、板バネ１４の一方向と交差する方向の変形を許容している。
この結果、定盤２８の直動外乱によるＸ軸方向の変位を抑制すると共に、可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂを経由して床面２２から定盤２８へ伝達される、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の振動の伝達を低減することができる。
【００３３】
次に、具体的な作動について図４（Ａ）〜（Ｃ）を用いて説明する。
定盤２８の上のステージ３４で、ステージ可動部が移動したとき、定盤２８が横方向へ変位する。このように直動外乱で定盤２８が横方向へ変位した場合、定盤２８を、外部から把持手段で把持して、変位を抑制する必要がある。
【００３４】
しかし、定盤２８を把持する際に、水平２方向及び鉛直方向への変位を、すべて固く把持して変位を制限すると、把持手段を経由して床面の振動が定盤２８伝達されるという、新たな問題が生じる。本実施形態では、可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂを組み込み、可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂで定盤２８を把持することで、この問題を解決した。
【００３５】
図４（Ａ）に示すように、定盤２８が矢印ＨＸの方向へ変位したときには、定盤２８の変位の検出結果に基づいて、コントローラ３６は、可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂに所定の電圧を印加する。これにより、可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂが矢印Ｐ１の方向へ収縮して中間板３０を両側から左右方向へ引っ張る。この結果、ステージ３４及び定盤２８の変位が抑制される。
【００３６】
即ち、可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂが配置された、Ｘ軸方向の変位が抑制される。一方、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向は剛性が低いため、可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂを経由して床面２２から定盤２８へ伝達される振動が低減される。
なお、可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂの板軸方向を、Ｙ軸方向へ向けて配置すれば、Ｙ軸方向の変位を抑制することができる。このときは、Ｘ軸方向及びＺ軸方向の剛性が低くなり、この方向の可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂを経由して床面２２から定盤２８へ伝達される振動が低減される。
【００３７】
図４（Ｂ）に示すように、定盤２８がＸ軸方向へ距離δだけ位置ずれした場合、可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂを用いて、正しい位置へ戻すことができる。
即ち、この場合には、距離δだけ位置ずれした場合、長さが通常より長くなった可変剛性装置１０Ａの矢印Ｐ３の方向の収縮量を相対的に大きくし、距離δだけ位置ずれして、長さが通常より短くなった可変剛性装置１０Ｂの矢印Ｐ４の方向の収縮量を相対的に小さくする。これにより、定盤２８の位置ズレを抑制できる。
また、定盤２８の位置ずれ方向が反対側の場合には、可変剛性装置１０Ａと可変剛性装置１０Ｂの操作を逆にすればよい。
【００３８】
図４（Ｃ）に示すように、定盤２８が位置ずれを生じず、かつ、直動外乱が生じていない場合には、可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂは、水平２方向、鉛直方向１方向に除振性能を発揮させることができる。即ち、この場合には、矢印Ｐ２の方向に可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂを伸張させればよい。可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂには引張力は作用せず、定盤２８の自由な変位が許容される。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態によれば、剛性を変更してステージ３４及び定盤２８の直動外乱による変位を抑制する可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂ、及び可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂを組み込んだ除振装置２０を提供することができる。
なお、本実施形態では、第１実施形態で説明した可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂを除振装置２０に組み込んだ場合について説明した。しかし、これに限定されることはなく、後述する第５実施形態に記載した可変剛性装置５０、又は、第６実施形態に記載した可変剛性装置６０を組み込んでもよい。
【００４０】
（第３実施形態）
図５を用いて、第３実施形態に係る除振装置４２について説明する。
図５の正面図に示すように、除振装置４２は、可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂをそれぞれ独立配置した点において、第２実施形態で説明した除振装置２０と相違する。相違点を中心に説明する。
【００４１】
定盤２８の下面には、２個の中間板（第１支持部材）３０Ａ、３０Ｂの上端部が固定されている。中間板３０Ａ、３０Ｂは直状とされ、Ｘ軸方向へ所定の距離をあけて、下端部が下方へ延出されている。中間板３０Ａ、３０Ｂの先端は開放端とされている。
即ち、２個の中間板３０Ａ、３０Ｂは、Ｘ軸方向に間隔をあけて、定盤２８を介して一体に固定されている。
【００４２】
架台２４の上面には、２個の支柱（第２支持部材）３２Ａ、３２Ｂの下端部が固定されている。支柱３２Ａ、３２Ｂは直状とされ、Ｘ軸方向へ所定の距離をあけて、上端部が上方へ延出されている。支柱３２Ａは中間板３０Ａと対向配置され、支柱３２Ｂは中間板３０Ｂと対向配置されている。支柱３２Ａ、３２Ｂの上端部は開放端とされている。
【００４３】
可変剛性装置１０Ａは、中間板３０Ａと支柱３２Ａの間に配置され、可変剛性装置１０Ｂは、中間板３０Ｂと支柱３２Ｂの間に配置されている。可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂは、いずれも板軸方向をＸ軸方向へ向けて、同一直線上に配置されている。
【００４４】
本構成とすることにより、Ｘ軸方向の変位ＨＸがステージ３４及び定盤２８に生じたとき、コントローラ３６により、ステージ可動部３８、或いはステージ３４又は定盤２８の変位情報や加速度情報等に基づいて、可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂに所定の電圧が印加される。これにより、可変剛性装置１０ＡがＸ軸方向へ収縮して、中間板３０ＡにＸ軸方向から引張力を加える。同様に、可変剛性装置１０ＢがＸ軸方向へ収縮して、中間板３０ＢにＸ軸方向から引張力を加える。
【００４５】
即ち、可変剛性装置１０Ａ、１０ＢがＸ軸方向へ収縮して、定盤２８を介して、一体に固定された中間板３０Ａ、３０ＢにＸ軸方向の両方向から引張力が加えられ、中間板３０Ａ、３０Ｂを同時に拘束する。この結果、定盤２８及びステージ３４のＸ軸方向の変位が抑制される。他の構成は、第２実施形態と同じであり説明は省略する。
【００４６】
（第４実施形態）
図６の正面図を用いて、第４実施形態に係る除振装置４０について説明する。
除振装置４０は、可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂの板軸方向をＺ軸方向へ向けた点において、第２実施形態の除振装置２０と相違する。相違点を中心に説明する。
【００４７】
図６に示すように、定盤２８の下面には、正面視がＬ字状に形成された、一対の中間板（第１支持部材）４６Ａ、４６Ｂの上端部が、所定の距離をあけて固定されている。中間板４６Ａ、４６Ｂは下方へ延出され、空気ばね２６の高さ方向の中央部で、横方向へ曲げられている。中間板４６Ａ、４６Ｂは、所定長さの水平部を有し、先端は開放端とされている。
【００４８】
架台２４の上面には、一対の支柱（第２支持部材）４４Ａ、４４Ｂの下端部が、所定の距離をあけて固定されている。支柱４４Ａ、４４Ｂは、中央部の直状部が上方へ延出されている。また、支柱４４Ａの上端部には、固定板４８Ｕが横方向へ固定され、支柱４４Ｂの上端部には、固定板４９Ｕが横方向へ固定されている。
【００４９】
更に、支柱４４Ａの下端部には、固定板４８Ｄが側面を架台２４に乗せて横方向へ固定され、支柱４４Ｂの下端部には、固定板４９Ｄが側面を架台２４に乗せて横方向へ固定されている。固定板４８Ｕ、４９Ｕは、定盤２８の下面と所定の隙間をあけて配置されている。固定板４８Ｕと固定板４８Ｄは、中間板４６Ａの水平部を挟んで、上下方向に対向配置されている。固定板４９Ｕと固定板４９Ｄは、中間板４６Ｂの水平部を挟んで、上下方向に対向配置されている。
【００５０】
本構成によれば、ステージ３４及び定盤２８のＺ軸方向の変位ＨＺに基づいて、コントローラ３６から可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂへ所定の電圧が印加される。これにより、可変剛性装置１０Ａ、１０ＢがＺ軸方向へ収縮して、中間板３０をＺ軸方向の所定位置で拘束する。この結果、定盤２８のＺ軸方向の変位が抑制される。
【００５１】
このとき、可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂは、可変剛性板１２の一方向の変形と、板バネ１４の一方向と交差する方向の変形を許容しており、除振性能の低下が抑制され、これらの方向からの振動を吸収することができる。
この結果、定盤２８のＺ軸方向の直動外乱による変位を抑制すると共に、可変剛性装置１０Ａ、１０Ｂを経由して床面２２から定盤２８へ伝達される、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向の振動を抑制することができる。
他の構成は、第２実施形態と同じであり説明は省略する。
【００５２】
（第５実施形態）
図７（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、第５実施形態に係る可変剛性装置５０について説明する。可変剛性装置５０は、第１実施形態で説明した、可変剛性板１２と板バネ１４を接合する接合部材１８を備えていない点において、第１実施形態と相違する。相違点を中心に説明する。
ここに、図７（Ａ）は、可変剛性装置５０の斜視図を示し、図７（Ｂ）は、可変剛性装置５０をＺ軸方向から見た平面図を示し、図７（Ｃ）は、可変剛性装置５０をＹ軸方向から見た正面図を示している。
【００５３】
可変剛性装置５０は、長尺板ばね５２を有している。長尺板ばね５２は、第１実施形態で説明した、可変剛性板１２、板バネ１４、及び接合部材１８を合計した長さの１枚の鋼材であり、中央部の捩じり部５４で、板軸Ｘの回りに９０度捩じられ、両端部の板面部を互いに直交させた構成である。
【００５４】
長尺板ばね５２の板面部には、電圧が印加されると板軸方向へ収縮する膜型圧電素子１６が、それぞれ貼り付けられている。これにより、可変剛性装置５０の一方の板面部が可変剛性板５２Ａを構成し、他方の板面部が曲り板材５２Ｂを構成する。
本実施形態によれば、第１実施形態で説明した接合部１８を必要とせずに、可変剛性装置５０を構築することができる。ただし、軸剛性が小さくなり過ぎないよう留意する必要がある。
【００５５】
膜型圧電素子１６は、電圧が印加されると板軸Ｘの方向へ収縮する圧電素子である。これにより、可変剛性板５２Ａは、Ｘ軸方向に引張力を発生させる。また、Ｚ軸方向の曲げ変形を許容し除振性能の低下が抑制される。また、Ｙ軸方向は面内剛性を有し、曲げ変形が規制される。一方、曲り板材５２Ｂは、Ｘ軸方向に引張力を発生させる。また、Ｙ軸方向の曲げ変形が許容され、除振性能の低下が抑制される。また、Ｚ軸方向は面内剛性を有し、曲げ変形を規制する。
なお、膜型圧電素子１６は、印加する電圧を変更することにより引張力を変更することができる。
【００５６】
また、本実施形態では、膜型圧電素子１６を可変剛性板５２Ａのみでなく、曲り板材５２Ｂにも貼り付ける構成で説明した。しかし、これに限定されることはなく、曲り板材５２Ｂには膜型圧電素子１６を貼り付けない構成でもよい。
他の構成は、第１実施形態と同じであり説明は省略する。
【００５７】
（第６実施形態）
図８の正面図を用いて、第６実施形態に係る可変剛性装置６０について説明する。
可変剛性装置６０は、曲り部材を棒状体（ロッド）とした点において、第１実施形態と相違する。相違点を中心に説明する。
【００５８】
図８に示すように、可変剛性装置６０は、可変剛性板（圧電板材）６６を有している。
可変剛性板６６は、面外方向（Ｙ軸方向）へ曲げ変形可能な板バネ６２の表面に、膜型圧電素子１６を貼り付けた構成である。矩形状に形成された板バネ６２の一方の端部には、Ｖ字状に突出した接合部６２Ｓが形成されている。接合部６２Ｓは、両側面から狭められ、先端が中央部で細くされている。先端にはロッド６４の一端が、軸線を一致させて接合されている。
ロッド６４は、鋼材製とされ、板軸Ｘ方向には所定の引張強度を有し、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向には、曲げ変形を許容する。
【００５９】
これにより、可変剛性板６６はＸ軸方向へ伸縮可能とされ、Ｘ軸方向へ引張力を発生させることができる。また、Ｙ軸方向の曲げ変形を許容し除振性能の低下が抑制される。また、Ｚ軸方向は面内剛性を有し、曲げ変形を規制する。一方、ロッド６４はＸ軸方向の引張力を伝達することができる。また、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向の曲げ変形を許容し、除振性能の低下を抑制することができる。
【００６０】
この結果、可変剛性装置６０は、膜型圧電素子１６に所定の電圧を印加すると、板軸方向（Ｘ軸方向）へ収縮し、Ｘ軸方向の引張力を発生することができる。このとき、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向の曲げ変形を許容し、除振性能の低下が抑制される。
他の構成は、第１実施形態と同じであり説明は省略する。
【符号の説明】
【００６１】
１０、１１、５０、６０  可変剛性装置
１２、１５、５２Ａ、６６  可変剛性板（圧電板材）
１３、６２  板バネ（圧電板材）
１４  板バネ（曲り部材）
１５、５２Ｂ  可変剛性板（曲り部材）
１６  膜型圧電素子
１８  連結材（接合部材）
２０、４０、４２  除振装置
２２  床面
２４  架台
２６  空気ばね（振動吸収部材）
２８  定盤（載置台）
３０、３０Ａ、３０Ｂ、４６Ａ、４６Ｂ  中間板（第１支持部材）
３２Ａ、３２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂ  支柱（第２支持部材）
３４  ステージ（載置台）
５２  長尺板ばね（圧電板材、曲り部材）
６４  ロッド（曲り部材）
【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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