(57)【要約】【課題】装置全体の小型化を図ることができるとともに、除振性能の向上化を図ることができる除振装置を提供すること。【解決手段】設置面に対して除振対象機器を弾性的に支持する気体ばね２を備えた除振装置１０であって、前記気体ばね２が、箱状のケーシング１の内部に収容されているとともに、前記気体ばね２の内部と前記ケーシング１の内部とが、連通状態となるように構成されていることを特徴とする。【選択図】  図１
2009174561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置面に対して除振対象機器を弾性的に支持する気体ばねを備えた除振装置であって、
前記気体ばねが、箱状のケーシングの内部に収容されているとともに、前記気体ばねの内部と前記ケーシングの内部とが、連通状態となるように構成されていることを特徴とする除振装置。
【請求項２】
前記気体ばねの内部および／または前記ケーシングの内部に、前記気体ばねの一端部に設けられた除振台を駆動制御するアクチュエータが収容されていることを特徴とする請求項１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、除振対象機器を弾性的に支持する気体ばねを備えた除振装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
除振対象機器を弾性的に支持する気体ばねを備えた除振装置としては、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２００４−２７０７３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に開示された除振装置では、気体ばねの固有振動数を低減させるための補助タンク部または補助配管部が、気体ばねの側面から水平方向外側に張り出すように設けられており、除振装置が大型化してしまうといった問題点があった。
また、気体ばねの内部に形成された気体室と、補助タンク部または補助配管部の内部に形成された容積室とが、管径の小さい金属製管部材を介して接続されているので、気体室および容積室の内部に存する気体自体のアコースティックな振動系が複自由度となり、気体室および容積室の内部容積全体で実現を期待した低い支持振動数以外に共振振動数を生じ、金属製管部材における応答が増幅して、除振性能が悪化してしまうといった問題点もあった。
【０００４】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、装置全体の小型化を図ることができるとともに、除振性能の向上化を図ることができる除振装置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】
【０００５】
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。
本発明による除振装置は、設置面に対して除振対象機器を弾性的に支持する気体ばねを備えた除振装置であって、前記気体ばねが、箱状のケーシングの内部に収容されているとともに、前記気体ばねの内部と前記ケーシングの内部とが、連通状態となるように構成されている。
このような除振装置によれば、ケーシングの内部および気体ばねの内部を、例えば、所定の圧力に加圧された空気（または窒素）の部屋（チャンバ）とすることができるので、装置全体の小型化を図ることができる。
また、気体ばねの内部とケーシングの内部とが、例えば、図１，図３，図４に示すような第２の開口部１ｃを介して連通可能となっているので、ヘルムホルツ共振を抑制することができて、除振性能を向上させることができる。
【０００６】
上記除振装置において、前記気体ばねの内部および／または前記ケーシングの内部に、前記気体ばねの一端部に設けられた除振台を駆動制御するアクチュエータが収容されているとさらに好適である。
このような除振装置によれば、アクチュエータを気体（例えば、空気や窒素等）中に置くことができる（すなわち、アクチュエータが、例えば、永久磁石と、この永久磁石の磁界中に置かれたコイルとを備えたボイスコイルモータである場合、このようなアクチュエータを真空中に置く場合には、これらアクチュエータのコイルを、例えば、アルミニウム（Ａｌ）でできたケーシングの内部に置く（収容する）必要があるが、気体中に置く場合にはその必要がなくなる）ので、アクチュエータの性能低下を回避することができ、除振性能が低下してしまうことを防止することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、装置全体の小型化を図ることができるとともに、除振性能の向上化を図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】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態に係る除振装置について、図面を参照しながら説明する。
図１ないし図５に示すように、本実施形態による除振装置１０は、例えば、図示しない床面（設置面）の上に設置された（据え付けられた）ボックス状（箱状）のケーシング１と、除振マウント２と、水平方向アクチュエータ３と、鉛直方向アクチュエータ４と、水平方向変位センサ５と、鉛直方向変位センサ６と、水平方向加速度センサ７と、鉛直方向加速度センサ８とを主たる要素として構成されたものである。
【０００９】
ケーシング１の略中央部には、鉛直方向に沿って延びる円筒状の凹所１ａが形成されており、この内部には、後述するシール部材１１、除振マウント２、および除振台サポート１２が収容されることとなる。凹所１ａの上端は、ケーシング１の外部と連通するとともに、平面視円形状を有する第１の開口部１ｂとされており、凹所１ａの下端部には、ケーシング１の内部と連通するとともに、平面視円形状を有する第２の開口部１ｃが形成されている。なお、第２の開口部１ｃは、その径が第１の開口部１ｂの径よりも小さくなるように形成されている。
また、凹所１ａの下端面の上には、ケーシング１の外部と内部とをシール（区画）するシール部材１１が設けられている。
【００１０】
除振マウント２は、例えば、圧縮した気体（例えば、空気や窒素等）の弾力性を利用したバネ装置（「気体バネ」ともいう。）であり、この除振マウント２の上には、除振台サポート１２が設けられている。除振マウント２の下端面とシール部材１１の上端面とは、互いに密着するように接合されており、除振マウント２の上端面と除振台サポート１２の下端面とは、互いに密着するように接合されている。
除振台サポート１２の外周面から水平方向（図１において左右方向）に延びる複数本（本実施形態では４本）のアーム１２ａとケーシング１との間には、水平面内において伸縮するように配置された複数個（本実施形態では８個）のスプリング１３が設けられている。また、除振台サポート１２の上には、複数本のボルト１４を介して除振台１５が取り付けられている。なお、この除振台１５の上には、図示しない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除振対象機器（「嫌振機器」ともいう）が載置される。
【００１１】
水平方向アクチュエータ３は、例えば、永久磁石３ａと、この永久磁石３ａの磁界中に置かれたコイル３ｂとを備え、このコイル３ｂに電流を流すことにより、磁界および電流に対して垂直な方向（水平方向）に力を発生させるボイスコイルモータ（「リニアモータ」ともいう）である。
鉛直方向アクチュエータ４は、例えば、永久磁石４ａと、この永久磁石４ａの磁界中に置かれたコイル４ｂとを備え、このコイル４ｂに電流を流すことにより、磁界および電流に対して垂直な方向（鉛直方向）に力を発生させるボイスコイルモータ（「リニアモータ」ともいう）である。
そして、これら水平方向アクチュエータ３ａおよび鉛直方向アクチュエータ３ｂは、シール部材１１、除振マウント２、および除振台サポート１２の内方（半径方向内側）に配置されている。
また、コイル３ｂはブラケット１６を介してシール部材１１の内周面に固定されているとともに、コイル４ｂはブラケット１７を介してケーシング１の底部上面に固定されている。一方、永久磁石３ａ，４ａはそれぞれ、除振台サポート１２の中央部下端面に固定された力伝達部材１８に取り付けられており、水平方向アクチュエータ３ａおよび／または鉛直方向アクチュエータ３ｂで発生した力が、力伝達部材１８を介して除振台サポート１２に伝達されるようになっている。
【００１２】
水平方向変位センサ５は、例えば、非接触渦電流式の変位センサであり、ケーシング１に対する除振台サポート１２の水平方向の変位、すなわち、ケーシング１に対する除振台１５の水平方向の変位を測定するものである。
鉛直方向変位センサ６は、例えば、非接触渦電流式の変位センサであり、ケーシング１に対する除振台サポート１２の鉛直方向の変位、すなわち、ケーシング１に対する除振台１５の鉛直方向の変位を測定するものである。
そして、これら水平方向変位センサ５および鉛直方向変位センサ６は、除振マウント２の内方（半径方向内側）に配置されている。
【００１３】
水平方向加速度センサ７は、例えば、静電容量式の加速度センサであり、ケーシング１に対する除振台サポート１２の水平方向の加速度、すなわち、ケーシング１に対する除振台１５の水平方向の加速度を測定するものである。
鉛直方向加速度センサ８は、例えば、静電容量式の加速度センサであり、ケーシング１に対する除振台サポート１２の鉛直方向の加速度、すなわち、ケーシング１に対する除振台１５の鉛直方向の加速度を測定するものである。
そして、これら水平方向加速度センサ７および鉛直方向加速度センサ８は、除振台サポート１２の内方（半径方向内側）で、かつ、除振台１５と水平方向アクチュエータ３との間に配置されたセンサ箱１９の内部に収められている。
【００１４】
なお、本実施形態において、ケーシング１の外部、および凹所１ａの内周面とシール部材１１、除振マウント２、除振台サポート１２の外周面との間は真空状態とされ、ケーシング１の内部、およびシール部材１１、除振マウント２、除振台サポート１２の内方には所定の圧力に加圧され、かつ、除湿された空気（または所定の圧力に加圧された窒素）が充填されている。
また、図１中の符号２０は、ケーシング１の内部、およびシール部材１１、除振マウント２、除振台サポート１２の内方に、所定の圧力に加圧された空気（または窒素）を供給するための図示しない空気供給管（または窒素供給管）を保護する保護管であり、符号２１は、水平方向アクチュエータ３、鉛直方向アクチュエータ４、水平方向変位センサ５、鉛直方向変位センサ６、水平方向加速度センサ７、および鉛直方向加速度センサ８と、図示しない制御器（コントローラ）との間で信号のやりとりをする信号用端子、および水平方向アクチュエータ３、鉛直方向アクチュエータ４、水平方向変位センサ５、鉛直方向変位センサ６、水平方向加速度センサ７、および鉛直方向加速度センサ８に電源を供給する電源用プラグである。
【００１５】
さてここで、上述した除振装置１０の除振台１５に対して外力（例えば、０．１Ｇａｌ、１０Ｈｚ程度の正弦波状の振動）が作用し、除振装置１０の除振台１５が床面に対して水平方向および／または鉛直方向に変位すると、この変位は水平方向変位センサ５、鉛直方向変位センサ６、水平方向加速度センサ７、鉛直方向加速度センサ８によって測定されるとともに、これらセンサ５，６，７，８によって測定された測定値は制御器に伝達（出力）されるようになっている。コントローラに伝達された測定値は、コントローラの内部で比較演算され、その演算結果は、除振装置１０の除振マウント２をアクティブ制御（制震制御）する水平方向アクチュエータ３および／または鉛直方向アクチュエータ４に信号として出力されるようになっている。そして、除振台１５を支持する除振マウント２は、これらアクチュエータ３，４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、除振台１５を支持する除振マウント２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２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。
なお、除振台サポート１２は、複数個のスプリング１３によって所定の位置に保持されるようになっている。
【００１６】
本実施形態による除振装置１０によれば、ケーシング１の内部、およびシール部材１１、除振マウント２、除振台サポート１２の内方が、所定の圧力に加圧された空気（または窒素）の部屋（チャンバ）とされているので、装置全体の小型化を図ることができる。
また、シール部材１１、除振マウント２、および除振台サポート１２の内方に位置する空間と、ケーシング１の内部空間（ケーシング１の内壁面と凹所１ａを形成する壁部の外側面との間の空間）とが、第２の開口部１ｃを介して連通可能となっているので、ヘルムホルツ共振を抑制することができて、除振性能を向上させることができる。
さらに、水平方向アクチュエータ３および鉛直方向アクチュエータ４を空気（または窒素）中に置くことができる（すなわち、水平方向アクチュエータ３および鉛直方向アクチュエータ４を真空中に置く場合には、これらアクチュエータ３，４のコイル３ｂ，４ｂを、例えば、アルミニウム（Ａｌ）でできたケーシングの内部に置く（収容する）必要があるが、空気（または窒素）中に置く場合にはその必要がなくなる）ので、これらアクチュエータ３，４の性能低下を回避することができ、除振性能が低下してしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る除振装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す除振装置の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】図３のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  ケーシング
２  除振マウント（気体ばね）
３  水平方向アクチュエータ
４  鉛直方向アクチュエータ
１０  除振装置
１５  除振台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2009174561.tif 000006
【図５】
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