特許 7009296 アクティブ除振システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-14

(45)【発行日】2022-01-25

(54)【発明の名称】アクティブ除振システム

(51)【国際特許分類】

   F16F 15/02 20060101AFI20220118BHJP

   F16F 15/023 20060101ALI20220118BHJP

   F16F 15/04 20060101ALI20220118BHJP

   F16F 9/04 20060101ALI20220118BHJP

   F16F 9/50 20060101ALI20220118BHJP

【ＦＩ】

F16F15/02 A

F16F15/023 Z

F16F15/04 A

F16F9/04

F16F9/50

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018082012

(22)【出願日】2018-04-23

(65)【公開番号】P2019190528

(43)【公開日】2019-10-31

【審査請求日】2021-03-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000201869

【氏名又は名称】倉敷化工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】橋本 亘平

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 伸悟

(72)【発明者】

【氏名】明石 卓也

【審査官】後藤 健志

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－０１４１５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１９００７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０６５１２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５１８９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０３６５１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０３８５６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１２７４００（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１９１４４３６（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１５－９４１９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｆ １５／０２－１５／０８

Ｆ１６Ｆ ９／００－ ９／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のアクティブ除振装置と、前記複数のアクティブ除振装置を各々制御するコントローラと、を備え、前記複数のアクティブ除振装置を上下に積み重ねて成るアクティブ除振システムであって、
前記複数のアクティブ除振装置は、それぞれ、
基礎に対して被支持体を下方から支持する弾性体と、
前記弾性体を介して前記被支持体を昇降させるとともに、該被支持体に対し、前記弾性体を介して制御力を付与するアクチュエータと、を備え、
前記複数のアクティブ除振装置は、それぞれの起動に際して、前記被支持体を所定位置に昇降させる工程と、該所定位置に昇降させた被支持体に生じる振動を抑制するように前記アクチュエータを制御可能なアクティブ状態へ移行する工程とを実施するよう構成され、
前記コントローラは、前記複数のアクティブ除振装置をそれぞれ起動させるときには、該複数のアクティブ除振装置を１つずつ順番に前記アクティブ状態へと移行させる
ことを特徴とするアクティブ除振システム。

【請求項2】

請求項１に記載されたアクティブ除振システムにおいて、
前記コントローラは、前記複数のアクティブ除振装置をそれぞれ起動させるときには、前記被支持体を前記所定位置に昇降させる工程を１つずつ順番に完了させる
ことを特徴とするアクティブ除振システム。

【請求項3】

請求項１又は２に記載されたアクティブ除振システムにおいて、
前記コントローラは、前記複数のアクティブ除振装置をそれぞれ起動させる際には、上段側に位置するアクティブ除振装置から、下段側に位置するアクティブ除振装置へと順に、前記アクティブ状態へ移行させるよう構成されている
ことを特徴とするアクティブ除振システム。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載されたアクティブ除振システムにおいて、
前記コントローラは、前記アクティブ状態においては、前記制御力によって前記被支持体の振動を抑制するように、前記被支持体の振動状態に基づいて前記アクチュエータをフィードバック制御することができる
ことを特徴とするアクティブ除振システム。

【請求項5】

請求項４に記載されたアクティブ除振システムにおいて、
前記コントローラは、前記アクティブ状態においては、前記制御力によって前記被支持体の振動を減殺するように、前記基礎に対する前記被支持体の相対変位に基づいて前記アクチュエータをフィードバック制御することができる
ことを特徴とするアクティブ除振システム。

【請求項6】

請求項４又は５に記載されたアクティブ除振システムにおいて、
前記コントローラは、前記アクティブ状態においては、前記制御力によって前記被支持体の振動が減衰するように、前記被支持体の加速度に基づいて前記アクチュエータをフィードバック制御することができる
ことを特徴とするアクティブ除振システム。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１項に記載されたアクティブ除振システムにおいて、
前記コントローラは、前記複数のアクティブ除振装置の各々につき１つずつ設けられている
ことを特徴とするアクティブ除振システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

ここに開示する技術は、複数のアクティブ除振装置を上下に積み重ねて成るアクティブ除振システムに関する。

【背景技術】

【0002】

アクティブタイプの除振装置（いわゆるアクティブ除振装置）は、例えば特許文献１に開示されている。具体的に、この特許文献１に開示されたアクティブ除振装置（アクティブ精密除振台）は、基礎に対して被支持体（定盤）を下方から支持する弾性体（同文献では「気体ばね」が例示）と、この弾性体を介して被支持体を昇降させるとともに、この被支持体に対し、弾性体を介して制御力を付与するアクチュエータ（同文献では「サーボ弁」が例示）と、を有している。このアクティブ除振装置は、コントローラから出力された制御信号に基づいて、被支持体に生じる振動を抑制するように、アクチュエータを制御することができる。

【0003】

また、前記特許文献１には、より高度な除振性能を得るべく、複数のアクティブ除振装置を組み合わせて用いることも開示されている。具体的に、この特許文献１には、複数のアクティブ除振装置を上下に積み重ねて成るアクティブ除振システムの一例として、上段側のアクティブ除振装置（上段アクチュエータ）と、下段側のアクティブ除振装置（下段アクチュエータ）とを直列配置することが開示されている。この場合、下段側のアクティブ除振装置には、上段側のアクティブ除振装置が搭載されることになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５０６４３１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般的なアクティブ除振装置においては、被支持体に生じる振動を抑制するための制御（以下、「振動抑制制御」ともいう）を開始するのに先立って、予め、被支持体を所定位置（例えば、変位フィードバック制御における被支持体の目標位置）まで昇降させる必要がある。

【0006】

ここで、前記特許文献１に記載されているようなアクティブ除振システムの場合、前述の振動抑制制御を速やかに開始するためには、上下のアクティブ除振装置の双方において被支持体を同時に昇降させるような構成が考えられる。

【0007】

しかし、そのような構成を採用した場合、昇降中は振動抑制制御を実行することができないため、上下のアクティブ除振装置が各々不安定な状態となり、各々が発振する可能性がある。これにより、振動抑制制御を実行可能な状態（以下、「アクティブ状態」ともいう）へ移行するのが、結果的に遅れてしまう可能性がある。

【0008】

こうした問題は、前記特許文献１のように、空気ばねとサーボ弁とを組み合わせた除振装置に限らず、例えば、コイルばねとリニアモータとを組み合わせたアクティブ除振装置にも共通の問題である。

【0009】

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数のアクティブ除振装置を上下に積み重ねて成るアクティブ除振システムにおいて、安定的にかつ速やかな起動を実現することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

ここに開示する技術は、複数のアクティブ除振装置と、前記複数のアクティブ除振装置を各々制御するコントローラと、を備え、前記複数のアクティブ除振装置を上下に積み重ねて成るアクティブ除振システムに係る。前記複数のアクティブ除振装置は、それぞれ、基礎に対して被支持体を下方から支持する弾性体と、前記弾性体を介して前記被支持体を昇降させるとともに、該被支持体に対し、前記弾性体を介して制御力を付与するアクチュエータと、を備え、前記複数のアクティブ除振装置は、それぞれの起動に際して、前記被支持体を所定位置に昇降させる工程と、該所定位置に昇降させた被支持体に生じる振動を抑制するように前記アクチュエータを制御可能なアクティブ状態へ移行する工程とを実施するよう構成される。

【0011】

そして、前記コントローラは、前記複数のアクティブ除振装置をそれぞれ起動させるときには、該複数のアクティブ除振装置を１つずつ順番に前記アクティブ状態へと移行させる。

【0012】

ここで、「所定位置」とは、アクティブ除振装置毎に定められる、各被支持体の目標位置等を示す。

【0013】

この構成によれば、複数のアクティブ除振装置をそれぞれ起動させるときには、各アクティブ除振装置を１つずつ順番にアクティブ状態へと移行させる。例えば、上段側のアクティブ除振装置をアクティブ状態へと移行させた後、下段側のアクティブ除振装置を所定位置に向けて昇降させると、その昇降に伴い生じる振動が、上段側のアクティブ除振装置に揺れをもたらす可能性がある。しかし、上段側のアクティブ除振装置は、アクティブ状態への移行が完了しているため、下段側からもたらされる揺れを減殺することができる。これにより、アクティブ除振システムを安定して起動させることができ、また、その起動を結果的に速やかに行うことができる。

【0014】

また、前記コントローラは、前記複数のアクティブ除振装置をそれぞれ起動させるときには、前記被支持体を前記所定位置に昇降させる工程を１つずつ順番に完了させる、としてもよい。

【0015】

この構成によれば、上下のアクティブ除振装置を安定して昇降させ、ひいてはアクティブ除振システムをより安定的に起動させることができる。

【0016】

また、前記コントローラは、前記複数のアクティブ除振装置をそれぞれ起動させる際には、上段側に位置するアクティブ除振装置から、下段側に位置するアクティブ除振装置へと順に、前記アクティブ状態へ移行させるよう構成されている、としてもよい。

【0017】

通常、最上段に位置するアクティブ除振装置には、半導体関連の製造装置等の除振対象が搭載される。よって、上段側に位置するアクティブ除振装置は、下段側に位置するアクティブ除振装置に比して、そうした除振対象に近接することになる。したがって、上段側に位置するアクティブ除振装置から順にアクティブ状態へと移行させることにより、除振対象を揺れから守る上で有利になる。

【0018】

また、前記コントローラは、前記アクティブ状態においては、前記制御力によって前記被支持体の振動を抑制するように、前記被支持体の振動状態に基づいて前記アクチュエータをフィードバック制御することができる、としてもよい。

【0019】

この構成によれば、アクティブ状態において、被支持体の振動を抑えることができる。

【0020】

また、前記コントローラは、前記アクティブ状態においては、前記制御力によって前記被支持体の振動を減殺するように、前記基礎に対する前記被支持体の相対変位に基づいて前記アクチュエータをフィードバック制御することができる、としてもよい。

【0021】

この構成によれば、アクティブ状態において、被支持体の振動を抑えることができる。

【0022】

また、前記コントローラは、前記アクティブ状態においては、前記制御力によって前記被支持体の振動が減衰するように、前記被支持体の加速度に基づいて前記アクチュエータをフィードバック制御することができる、としてもよい。

【0023】

この構成によれば、アクティブ状態において、被支持体の振動を抑えることができる。

【0024】

また、前記コントローラは、前記複数のアクティブ除振装置の各々につき１つずつ設けられている、としてもよい。

【発明の効果】

【0025】

前記の構成によれば、複数のアクティブ除振装置を上下に積み重ねて成るアクティブ除振システムにおいて、安定的にかつ速やかな起動を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、アクティブ除振システムの概略構成を例示する図である。

【図2】図２は、アクティブ除振システムの制御系を例示するブロック図である。

【図3】図３は、アクティブ除振システムの起動に関する制御を例示するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明は例示である。

【0028】

－アクティブ除振システムの全体構成－
図１は、本実施形態に係るアクティブ除振システムＳ（以下、単に「除振システム」と呼称する）の概略構成を例示する図である。また、図２は、除振システムＳの制御系を例示するブロック図である。

【0029】

除振システムＳは、２つのアクティブ除振装置１（以下、単に「除振装置」と呼称する）と、２つの除振装置１を各々制御するコントローラ１００と、を備えており、２つの除振装置１を上下に積み重ねて成る。２つの除振装置１は、双方とも、いわゆるアクティブタイプの除振装置であり、これらを上下に積み重ねることによって、後述のように、より高度な除振性能を発揮することができる。

【0030】

以下、上段側に配置された除振装置１を「第１除振装置１Ａ」と呼称する一方、下段側に配置された除振装置１を「第２除振装置１Ｂ」と呼称する。第１除振装置１Ａには、半導体関連の製造装置等、除振対象としての搭載物Ｄが搭載される一方、第２除振装置１Ｂには、第１除振装置１Ａが搭載されるように構成されている。すなわち、第１除振装置１Ａは、搭載物Ｄの振動を抑えるように作動する一方、第２除振装置１Ｂは、そうした搭載物Ｄおよび第１除振装置１Ａの振動を抑えるように作動する。なお、第１除振装置１Ａは、「上段側に位置するアクティブ除振装置」の例示であり、第２除振装置１Ｂは、「下段側に位置するアクティブ除振装置」の例示である。

【0031】

－アクティブ除振装置の全体構成－
以下、各除振装置１の構成について詳細に説明する。以下の説明は、第１除振装置１Ａと、第２除振装置１Ｂとで共通である。

【0032】

具体的に、本実施形態に係る除振装置１は、除振対象が搭載される除振台１０と、基礎を介して除振台１０を下方から支持する複数の空気ばねユニット２と、この空気ばねユニット２を介して除振台１０を昇降させるとともに、除振台１０に対し、空気ばねユニット２を介して制御力を付与するサーボ弁２５と、を備えている。

【0033】

除振台１０は、いわゆる定盤として構成されており、複数（通常は４個であるが、３個以上であればよい）の空気ばねユニット２によって下方から弾性的に支持されている。以下の説明において、第１除振装置１Ａにおける除振台１０を「第１除振台１０Ａ」と呼称する一方、第２除振装置１Ｂにおける除振台１０を「第２除振台１０Ｂ」と呼称する場合がある。第１及び第２除振台１０Ａ，１０Ｂは、双方とも「被支持体」の例示である。

【0034】

空気ばねユニット２は、上下方向の荷重を支持する空気ばねＳｖ（弾性体）によって構成されている。この空気ばねＳｖは、ベースプレート（基礎）２１の上に配設されて上端が開口するケース２０と、その上端の開口にダイヤフラム２２を介して気密状に内挿されて、ケース２０内に空気室２３を区画するピストン２４と、を備えている。こうして空気ばねＳｖを用いて荷重を支持することから、除振装置１は優れた除振性能を有するものであるが、さらに、この実施形態では、空気ばねＳｖの空気圧（内圧）を制御することにより、除振台１０に対して振動を減殺するような制御力を付与することができる。

【0035】

そのために、各空気ばねユニット２には、その支持位置（所定位置）の近傍における除振台１０の加速度と、その変位とをそれぞれ検出するためのＦＢ加速度センサＳ１及び変位センサＳ２が付設されている。また、ベースプレート２１における加速度（床振動）を検出するためのＦＦ加速度センサＳ３も設けられており、それら各センサＳ１～Ｓ３から出力される検知信号が、それぞれコントローラ１００に入力される。

【0036】

また、各空気ばねユニット２には、図外の空気圧源から圧縮空気を供給するための配管が接続され、この配管に介設されたサーボ弁２５により空気ばねＳｖの空気圧を調整することができる。このサーボ弁２５は、空気ばねＳｖを介して除振台１０を昇降させることができる。

【0037】

詳しくは、各サーボ弁２５は、コントローラ１００からの制御信号を受けて開閉するようになっており、各サーボ弁２５が開閉することにより、空気ばねユニット２毎に空気ばねＳｖに対する空気の給排流量が調整されて、その空気ばねＳｖの空気圧が速やかに変更されるようになっている。空気ばねＳｖの空気圧を変更することで、その空気ばねＳｖのケース２０内に挿入されたピストン２４が上下に移動する。これにより、除振台１０を昇降させたり、除振台１０に対して制御力を付与したりすることができる。

【0038】

また、各サーボ弁２５は、圧搾空気を貯留するリザーバタンク（不図示）に接続されている。このリザーバタンクには、不図示の電動ポンプが接続されていて、その電動ポンプが作動することによって、リザーバタンク内の空気圧が所定値に維持されるようになっている。

【0039】

なお、図１では、右側の空気ばねユニット２のみに、その制御系を成す上下方向のＦＢ加速度センサＳ１、変位センサＳ２、ＦＦ加速度センサＳ３、サーボ弁２５等を示しているが、同様の制御系は、各空気ばねユニット２に付設されている。

【0040】

また、図示しないが、同様の空気ばねユニット２を水平方向の制御力を発生するためのアクチュエータとして除振台１０の周囲に設けたり、或いは、複数の空気ばねＳｖを水平方向のアクチュエータとして設けたりして、その内圧を制御することにより、除振台１０の水平方向の振動も抑制することができる。

【0041】

－振動の抑制に関する制御－
コントローラ１００は、各センサＳ１～Ｓ３から入力される信号等に基づいて、サーボ弁２５を制御する。これにより圧縮空気の供給流量及び排気流量を調整することで、空気ばねＳｖの内圧を調整するようになっている。このコントローラ１００は、第１及び第２除振装置１Ａ，１Ｂの各々につき、１つずつ設けられている。

【0042】

以下、第１除振装置１Ａのコントローラ１００を「第１コントローラ１００Ａ」と呼称するとともに、第２除振装置１Ｂのコントローラ１００を「第２コントローラ１００Ｂ」と呼称する場合がある。

【0043】

以下、サーボ弁２５を介した除振台１０の制御について具体的に説明する。便宜上、第１除振装置１Ａについてのみ説明するが、第２除振装置１Ｂについても同様の制御が行われる。

【0044】

この構成例では、コントローラ１００は、除振ＦＢ制御部１０１、制振ＦＢ制御部１０２、除振ＦＦ制御部１０３等を有しており、サーボ弁２５へと制御信号を入力することにより、除振台１０に対し、その振動を抑えるような制御力を付与するよう構成されている。

【0045】

図２に示すように、サーボ弁２５への入力は、主に、ＦＢ加速度センサＳ１からの出力に基づいて除振ＦＢ制御部１０１により演算される除振フィードバック操作量と、変位センサＳ２からの出力に基づいて制振ＦＢ制御部１０２により演算される制振フィードバック操作量と、ＦＦ加速度センサＳ３からの出力に基づいて除振ＦＦ制御部１０３により演算される除振フィードフォワード操作量と、を含んで成る。

【0046】

除振ＦＢ制御部１０１は、ＦＢ加速度センサＳ１の検出値、すなわち除振台１０の上下方向における加速度に基づいて、その振動が減衰するような制御力を空気ばねＳｖにより発生させるものである。例えば、加速度の検出値、その微分値及び積分値にそれぞれフィードバックゲインを乗算し、それら三者を足し合わせた後に反転することにより、サーボ弁２５への制御入力（除振フィードバック操作量）とすることができる。これにより、除振台１０に剛性を加えたり、除振台１０の質量を増やしたりするのと同様の効果が得られる。

【0047】

また、制振ＦＢ制御部１０２は、変位センサＳ２の検出値、すなわち除振台１０の上下位置の変化量（相対変位）に基づいて、これが小さくなるように空気ばねＳｖの内圧を制御することにより、この除振台１０の傾きや、この傾きにより発生する揺れを抑える（減衰させる）ものである。例えば、変位の検出値を目標値（零）から減算した後にＰＩＤ制御則にしたがって、サーボ弁２５への制御入力（制振フィードバック操作量）を求めることができる。これにより、除振台１０の上下位置を、前述の支持位置に収束させることができる。

【0048】

さらに、除振ＦＦ制御部１０３は、ＦＦ加速度センサＳ３による検出値、すなわち床（図１の斜線部を参照）の振動状態に基づいて、そこから除振対象物へ伝わる振動を打ち消すような逆位相の振動を発生させるためのものであり、例えばディジタルフィルタを用いてサーボ弁２５への制御入力を求めることができる。このディジタルフィルタの特性は、床振動が空気ばねユニット２を介して除振台１０に伝わるときの伝達関数Ｈ（ｓ）と、該空気ばねユニット２によって構成される補償系の伝達関数Ｋ（ｓ）を用いて、－Ｈ（ｓ）・Ｋ（ｓ）^－１として表される。

【0049】

そして、前述のような制御入力を受けてサーボ弁２５が作動し、空気ばねユニット２の内圧が制御されることで、除振対象物である除振台１０に適切な制御力が付与されることになる。すなわち、床から伝わる振動については、除振ＦＦ制御部１０３が除振フィードフォワード制御を行うことによって振動の伝達を抑えつつ、それでも伝達される微小な振動については、除振ＦＢ制御部１０１が除振フィードバック制御を行うことによって減殺することで、非常に高い除振性能が得られる。

【0050】

一方で、比較的大きな振動、つまり、搭載物Ｄの作動等に伴って除振台１０に生じる振動（揺れ）については、前述の除振フィードバック制御に加えて、制振ＦＢ制御部１０２が制振フィードバック制御を行うことで減殺されることになる。

【0051】

前述のように、こうした構成は、第１除振装置１Ａと、第２除振装置１Ｂとで共通である。ただし、第１除振装置１Ａは、第１除振台１０Ａの上下方向における加速度ｚ２”に基づいて除振フィードバック制御を実行し、第１除振台１０Ａの上下方向における相対変位ｚ２－ｚ１に基づいて制振フィードバック制御を実行し、第１除振装置１Ａのベースプレート２１の上下方向における加速度ｚ１”に基づいて除振フィードフォワード制御を実行する。

【0052】

なお、ｚ０、ｚ１およびｚ２は、それぞれ、第２除振装置１Ｂが載置された床面の上下位置、第２除振装置１Ｂにおける第２除振台１０Ｂの上下位置、第１除振装置１Ａにおける第１除振台１０Ａの上下位置に等しい。図１に示すように、第１除振装置１Ａのベースプレート２１は、第２除振台１０Ｂの上に固定されている。よって、ｚ１の時間微分は、第１除振装置１Ａにおけるベースプレート２１の上下位置の時間微分に等しい。

【0053】

一方、第２除振装置１Ｂは、第２除振台１０Ｂの上下方向における加速度ｚ１”に基づいて除振フィードバック制御を実行し、第２除振台１０Ｂの上下方向における相対変位ｚ１－ｚ０に基づいて制振フィードバック制御を実行し、第２除振装置１Ｂのベースプレート２１の上下方向における加速度ｚ０”に基づいて除振フィードフォワード制御を実行する。

【0054】

－アクティブ除振システムの起動に関する構成－
ところで、前述の第１及び第２除振装置１Ａ，１Ｂにおいては、前記のような除振フィードバック制御、制振フィードバック制御および除振フィードフォワード制御（以下、これらを「振動抑制制御」と総称する場合がある）を開始するのに先立って、予め、第１及び第２除振装置１Ａ，１Ｂのそれぞれの除振台１０を所定の支持位置まで昇降させる必要がある。

【0055】

すなわち、第１及び第２除振装置１Ａ，１Ｂは、それぞれの起動に際して、各々の除振台１０を支持位置まで浮上させる工程と、支持位置まで昇降させた除振台１０に生じる振動を抑制するために、前述の振動抑制制御を開始する工程とを、を順次実行する必要がある。以下の記載では、第１及び第２除振装置１Ａ，１Ｂの各々において、振動抑制制御を実行可能な状態を「アクティブ状態」と呼称する。つまり、後者の工程は、第１及び第２除振装置１Ａ，１Ｂをそれぞれアクティブ状態へと移行させることに等しい。アクティブ状態においては、第１及び第２除振装置１Ａ，１Ｂは、それぞれ、前記のような除振フィードバック制御、制振フィードバック制御および除振フィードフォワード制御を実行することができる。また、第１及び第２除振装置１Ａ，１Ｂは、いずれも、除振台１０の昇降が完了次第、速やかにアクティブ状態へと移行するように構成されている。

【0056】

本実施形態に係る除振システムＳにおいては、第１及び第２除振装置１Ａ，１Ｂが双方ともアクティブ状態へと移行することにより、各々が独立して振動抑制制御を実行することができる。

【0057】

ここで、そうした振動抑制制御を速やかに開始するためには、すなわち各除振装置１Ａ，１Ｂをアクティブ状態へと速やかに移行させるためには、第１及び第２除振装置１Ａ，１Ｂの双方において、除振台１０を同時に昇降させるような構成が考えられる。

【0058】

しかし、そのような構成を採用した場合、除振台１０の昇降中は振動抑制制御が実行されないため、第１及び第２除振装置１Ａ，１Ｂが各々不安定な状態となり、各々が発振する可能性がある。これにより、アクティブ状態へ移行するのが、結果的に遅れてしまうことになる。

【0059】

対して、本実施形態に係る除振システムＳは、第１及び第２除振装置１Ａ，１Ｂをそれぞれ起動させるときには、第１及び第２除振装置１Ａ，１Ｂを１つずつ順番にアクティブ状態へと移行させる。さらに詳しくは、除振システムＳは、上段側に位置する第１除振装置１Ａから、下段側に位置する第２除振装置１Ｂへと順に、アクティブ状態へと移行させる。

【0060】

例えば、上段側の除振装置１Ａをアクティブ状態へと移行させた後、下段側の除振装置１Ｂを支持位置に向けて浮上させると、その浮上に伴い生じる振動が、上段側の除振装置１Ａに揺れをもたらす可能性がある。しかし、上段側の除振装置１Ａは、アクティブ状態への移行が既に完了しているため、下段側からもたらされる揺れを減殺することができる。これにより、除振システムＳを安定して起動させることができ、また、その起動を結果的に速やかに行うことができる。

【0061】

また、上段側に位置する第１除振装置１Ａは、除振対象としての搭載物Ｄを直に支持している。この第１除振装置１Ａから順にアクティブ状態へと移行させることにより、搭載物Ｄを揺れから守る上で有利になる。

【0062】

また、本実施形態に係る除振システムＳは、第１及び第２除振台１０Ａ，１０Ｂを所定位置に昇降させる工程を、１つずつ順番に完了させるように構成されている。すなわち、除振システムＳは、第１除振台１０Ａを昇降させる工程を完了した後に、第２除振台１０Ｂの昇降を開始する。その結果、本実施形態では、第１除振台１０Ａが浮上している期間と、第２除振台１０Ｂが浮上している期間とがオーバーラップしないようになっている。これにより、第１及び第２除振装置１Ａ，１Ｂを安定して昇降させ、ひいては除振システムＳをより安定的に起動させることができる。

【0063】

また、前記のような制御態様を実現するべく、第１コントローラ１００Ａは、第１除振装置１Ａの起動を開始してから（具体的には、第１除振台１０Ａの昇降を開始してから）所定時間が経過すると、第２コントローラ１００Ｂへタイミング信号を出力する。この所定時間は、第１除振台１０Ａの昇降に要する時間と、第１除振台１０Ａの昇降を完了してからアクティブ状態へ移行するのに要する時間との総和として規定されている。よって、第１コントローラ１００Ａがタイミング信号を出力した時点で、第１除振装置１Ａは、アクティブ状態への移行を実質的に完了している。

【0064】

前記のタイミング信号が入力されると、第２コントローラ１００Ｂは、第２除振装置１Ｂの起動を開始する（具体的には、第２除振台１０Ｂの昇降を開始する）。前記のように、第１コントローラ１００Ａがタイミング信号を出力した時点で、第１除振装置１Ａはアクティブ状態への移行を実質的に完了している。よって、第１除振装置１Ａがアクティブ状態への移行を完了している状態で、第２除振装置１Ｂを起動させることができる。そのことで、仮に、第２除振装置１Ｂの除振台１０（第２除振台１０Ｂ）が発振したとしても、それに伴う揺れを第１除振装置１Ａによって減殺することができる。

【0065】

－制御フローの具体例－
以下、除振システムＳの起動に際して実施される制御プロセスについて説明する。

【0066】

図３のステップＳ１に示すように、除振システムＳを起動させる前は、第１及び第２除振装置１Ａ，１Ｂは、双方とも待機状態にある。この待機状態においては、各装置の空気ばねＳｖには圧縮空気が供給されておらず、第１及び第２除振台１０Ａ，１０Ｂは双方とも沈降状態にある。

【0067】

続くステップＳ２に示すように、除振システムＳを起動させると、第１コントローラ１００Ａが、第１除振装置１Ａのサーボ弁２５へ制御信号を出力する。そして、この制御信号を受けたサーボ弁２５が、第１除振台１０Ａを浮上（昇降）させる。このとき、第２除振装置１Ｂは、ステップＳ１に引き続いて待機状態にある。

【0068】

そして、続くステップＳ３において、第１除振台１０Ａの浮上を開始してから所定時間が経過すると、第１コントローラ１００Ａは、第２コントローラ１００Ｂにタイミング信号を出力する。このタイミング信号が入力されると、第２コントローラ１００Ｂは、第２除振装置１Ｂのサーボ弁２５へ制御信号を出力する。そして、この制御信号を受けたサーボ弁２５が、第２除振台１０Ｂを浮上（昇降）させる。ここで、第２除振台１０Ｂの浮上が開始する直前に、第１除振装置１Ａは、第１除振台１０Ａの浮上を完了してアクティブ状態へと移行する。アクティブ状態へと移行した第１除振装置１Ａは、前述の除振フィードバック制御、制振フィードバック制御および除振フィードフォワード制御を開始する。

【0069】

続くステップＳ４においては、第１除振装置１Ａがアクティブ状態にある状態で、第２除振台１０Ｂの浮上が進行する。そして、第２除振台１０Ｂの浮上が終わり次第、第２除振装置１Ｂは、アクティブ状態へと移行する。

【0070】

こうして、除振システムＳの起動が完了すると、第１除振装置１Ａは、床から第２除振装置１Ｂを介して第１除振台１０Ａに伝わる振動と、搭載物Ｄの作動等に伴って第１除振台１０Ａに生じる振動と、の双方を減殺することができる。対して、第２除振装置１Ｂは、床から第２除振台１０Ｂに伝わる振動と、搭載物Ｄの作動等に伴って第１除振装置１Ａを介して第２除振台１０Ｂに伝わる振動と、の双方を減殺することができる。これにより、本実施形態に係る除振システムＳは、良好な除振性能を発揮する。

【0071】

《他の実施形態》
前記実施形態では、２つの除振装置１Ａ，１Ｂを積み重ねて成る除振システムＳについて説明したが、この構成には限定されない。例えば、３つ以上の除振装置を積み重ねて成る除振システムについても、前述の技術を適用することができる。その場合、最上段に位置する除振装置から順に、アクティブ状態へと移行させてもよい。

【0072】

また、前記実施形態では、２つの除振装置１Ａ，１Ｂは、上下の配置を除いて同様に構成されていたが、この構成には限定されない。例えば、上段側に位置する除振装置１Ａを相対的に小型にする一方、下段側に位置する除振装置１Ｂを相対的に大型にしてもよい。そうすることで、下段側においては、より大きな重量を支持するのに有利になる一方、上段側においては、システム全体の小型化・軽量化に有利になる。特に、下段側の除振装置１Ｂにおいては、第２除振台１０Ｂを設ける代わりに、いわゆるトッププレートなど、より軽量な板状部材を介在させてもよい。

【0073】

また、前記実施形態では、２つの除振装置１Ａ，１Ｂは、それぞれ第１及び第２コントローラ１００Ａ，１００Ｂを備えていたが、この構成には限定されてない。例えば、第１及び第２除振装置１Ａ，１Ｂに共通のコントローラを用いてもよい。

【0074】

また、前記実施形態では、アクチュエータとしてサーボ弁２５を用いるとともに、弾性体として空気ばねＳｖを用いる構成について例示したが、この構成には限定されない。例えば、アクチュエータとしてリニアモータを用いるとともに、弾性体としてコイルばねを用いてもよい。コイルばねは、空気ばねのように積分特性を持たないため、アクチュエータとしてリニアモータを用いた場合は、除振ＦＢ制御部１０１まわりの構成が変更される。しかし、基本的な制御態様に関しては、前記実施形態とほぼ同様となる。

【0075】

また、前記実施形態では、振動抑制制御のうち、除振フィードバック制御、制振フィードバック制御および除振フィードフォワード制御を実行可能な状態としてアクティブ状態を定義したが、アクティブ状態の定義は、これに限定されない。アクティブ状態は、少なくとも制振フィードバック制御を実行可能な状態、好ましくは、制振フィードバック制御及び除振フィードバック制御を実行可能な状態としてもよい。

【0076】

また、前記実施形態では、第１除振台１０Ａが浮上を完了した後に、第２除振台１０Ｂが浮上を開始するように構成されていたが、この構成には限定されない。第１除振台１０Ａと第２除振台１０Ｂとで、浮上している期間がオーバーラップしていてもよい。例えば、第１除振台１０Ａが浮上を完了する直前に、第２除振台１０Ｂが浮上を開始するように構成することもできる。

【符号の説明】

【0077】

Ｓ アクティブ除振システム
１ アクティブ除振装置
１Ａ 第１除振装置（上段側に位置するアクティブ除振装置）
１Ｂ 第２除振装置（下段側に位置するアクティブ除振装置）
２ 空気ばねユニット
Ｓｖ 空気ばね（弾性体）
１０ 除振台（被支持体）
１０Ａ 第１除振台（被支持体）
１０Ｂ 第２除振台（被支持体）
２１ ベースプレート（基礎）
２５ サーボ弁（アクチュエータ）
１００ コントローラ
１００Ａ 第１コントローラ（コントローラ）
１００Ｂ 第２コントローラ（コントローラ）

【図1】

【図2】

【図3】