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KR20060036938A - Anti-vibration unit for actively controlling vibration and its control system - Google Patents

Anti-vibration unit for actively controlling vibration and its control system Download PDF

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KR20060036938A
KR20060036938A KR1020040085613A KR20040085613A KR20060036938A KR 20060036938 A KR20060036938 A KR 20060036938A KR 1020040085613 A KR1020040085613 A KR 1020040085613A KR 20040085613 A KR20040085613 A KR 20040085613A KR 20060036938 A KR20060036938 A KR 20060036938A
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KR
South Korea
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vibration
dustproof
valve
sensor
air
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Application number
KR1020040085613A
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Korean (ko)
Inventor
박정근
박정규
Original Assignee
박정근
박정규
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Publication date
Application filed by 박정근, 박정규 filed Critical 박정근
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Abstract

본 발명은 능동적으로 진동을 제어하는 방진 유닛 및 그 제어시스템에 관한 것으로서, 방진테이블을 받치고 공기스프링을 이용하여 진동을 제어하는 방진유닛에 있어서, 방진테이블과 접하는 받침판, 축, 공기출입구가 형성된 챔버벽, 챔버벽의 공기출입구 아래에 담겨있는 점성유체, 피스톤, 탄성고무, 그 일단이 받침판에 결합되는 센서도크, 센서도크에 접촉되어 각각 가속도 및 위치를 측정하는 가속도센서 및 위치 센서, 공기출입구에 연결되어 압축공기를 공급하는 입기밸브모듈과, 압축공기를 배출하는 배기밸브모듈, 가속도 센서와 위치센서의 신호를 받아들여 제어신호를 내보내는 제어기, 제어기의 제어신호를 받아 상기 입기 및 배기밸브모듈을 제어하는 밸브 구동기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하여, 진동성분을 능동적으로 저주파수 대역에서부터 제어가 가능하며 방진 테이블의 수평 및 위치를 항상 일정하게 유지시킬 수 있어 가공된 제품의 정밀화가 가능하며 또한 정밀한 측정이 가능케 하는 효과를 갖는다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dustproof unit for actively controlling vibration and a control system thereof, comprising: a chamber in which a support plate, a shaft, and an air inlet are formed in a dustproof unit that supports a vibration table and controls vibration by using an air spring. Viscous fluid, piston, rubber, one end of the wall and chamber wall below the air inlet, sensor dock that is connected to the base plate, acceleration sensor, position sensor, and air inlet that contact the sensor dock to measure acceleration and position respectively. Connected inlet valve module for supplying compressed air, exhaust valve module for discharging compressed air, controller for receiving control signal and outputting control signal from acceleration sensor and position sensor, receiving and control signal from controller It characterized in that it comprises a valve driver for controlling, actively curses the vibration component It is possible to control from the frequency band, and to keep the vibration table horizontal and constant at all times, so that the machined product can be precision and the measurement can be made precisely.

방진, 방진제어, 공기스프링, 방진테이블, 오일댐퍼, 능동제어 Dustproof, Dustproof Control, Air Spring, Dustproof Table, Oil Damper, Active Control

Description

능동적으로 진동을 제어하는 방진 유닛 및 그 제어시스템{a unit controlling vibration actively and controlling system thereof} A vibration control unit for actively controlling vibration and a control system thereof             

도 1은 종래의 공기스프링을 이용한 수동적 진동 제어 방식의 방진 유닛을 나타내는 단면도,1 is a cross-sectional view showing a dustproof unit of a passive vibration control method using a conventional air spring,

도 2는 방진 테이블을 받치는 각각의 단위인 본 발명의 방진 유닛을 나타내는 단면도, 2 is a cross-sectional view showing a dustproof unit of the present invention, each unit supporting a dustproof table;

도 3은 본 발명의 방진 유닛과 이를 제어하기 위한 방진회로를 개략적으로 나타내는 방진회로도,3 is a dustproof circuit diagram schematically showing a dustproof unit of the present invention and a dustproof circuit for controlling the same;

도 4는 본 발명의 능동적 진동 제어 시스템의 흐름을 개략적으로 나타낸 블럭도,4 is a block diagram schematically showing the flow of an active vibration control system of the present invention;

도 5는 본 발명의 능동적 진동 제어를 위한 방진회로 중 솔레노이드 밸브의 시간에 대한 온/오프(ON/OFF) 제어과정의 일부를 도시한 도면, FIG. 5 is a view illustrating a part of an ON / OFF control process for a time of a solenoid valve in an anti-vibration circuit for active vibration control according to the present invention. FIG.

도 6는 본 발명의 방진 유닛들에 의해 떠받쳐지는 방진 테이블을 나타내는 평면도이다.6 is a plan view showing a dustproof table supported by the dustproof units of the present invention.

※ 도면 부호에 대한 간단한 설명※ Brief description of the reference numerals

20 : 공기 스프링20: air spring

21 : 받침판 22 : 축 21: support plate 22: shaft

22a : 이동판 23 : 챔버벽 22a: moving plate 23: chamber wall

23a : 공기출입구 24 : 점성유체 23a: air inlet 24: viscous fluid

25 : 피스톤 26 : 탄성고무25: piston 26: elastic rubber

27 : 센서도크 28 : 가속도센서27: sensor dock 28: acceleration sensor

29 : 위치 센서 30 : 제어기(micro controller) 29: position sensor 30: micro controller

30a : 측정부 30b : 제어부30a: measuring unit 30b: control unit

30c : A/D변환기 30d : D/A 변환기30c: A / D converter 30d: D / A converter

30e : 입력포트 30f : 출력포트30e: Input port 30f: Output port

31 : 밸브 구동기 31: valve actuator

321, 322, 323, 324 : 솔레노이드 밸브 321, 322, 323, 324: Solenoid Valve

32a : 입기밸브모듈 32b : 배기밸브모듈 32a: inlet valve module 32b: exhaust valve module

33 : 속도조절밸브 33: speed control valve

본 발명은 정밀한 측정 또는 정밀한 동작을 요하는 정밀 측정 장치, 정밀 공작기계, 특히 반도체 제조장비 등의 기반시설의 하나인 방진 테이블을 받치는 각각 의 단위인 방진유닛 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 외부로부터의 진동요인이 방진 테이블 위에 설치된 정밀 측정장치 또는 가공 기계 등에 영향을 미치지 않도록 하여 요구되는 정밀한 측정, 가공 등이 이루어질 수 있도록, 수동적으로 외부의 진동을 흡수하는 것에서 나아가 능동적으로 고주파 대역 뿐만 아니라 저주파 대역까지의 외부의 진동을 감쇄할 수 있고, 또한 나아가 방진테이블의 수평을 원하는 위치에서 지속적으로 유지할 수 있는, 능동적으로 진동을 제어하는 방진 유닛 및 그 제어시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a dustproof unit and a control method thereof, each unit supporting a dustproof table, which is one of infrastructures such as a precision measuring device, a precision machine tool, especially a semiconductor manufacturing equipment, which requires precise measurement or precise operation. In order to prevent the vibration factors from the outside from affecting the precision measuring device or processing machine installed on the dustproof table, the required precision measurement and processing can be performed. In addition, the present invention relates to an anti-vibration unit and a control system for actively controlling vibration, which can attenuate external vibrations to a low frequency band, and further, can keep the level of the vibration table continuously at a desired position.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 방진 유닛의 구성, 작용 및 그 문제점에 대하여 살펴본다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings looks at the configuration, operation and problems of the conventional dustproof unit.

도 1은 종래의 공기스프링을 이용한 수동적 진동 제어 방식의 방진 유닛을 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a dustproof unit of a passive vibration control method using a conventional air spring.

도시된 바와 같이, 종래에 방진 테이블(19) 하부에서 이를 여러 곳(최소한 3곳 이상)에서 떠받치는 데 사용하고 있는 방진 유닛(unit)은 개략적으로 방진테이블과 접하는 받침판(10), 상기 받침판 하부 중앙에 결합되어 있는 축(11), 중앙에 상기 축이 밀접되어 관통하는 상부덮개(12), 상기 축의 하부에 결합되어 상호 볼트결합되는 상부 이동판(13a)과 하부 이동판(13b), 공기출입구(14a)가 일측면에 형성된 중간원통(14), 외주는 상기 상부덮개와 중간원통사이에 끼워져 볼트결합되어 위치고정되고, 중앙부는 상기 상부 이동판과 하부 이동판의 사이에 끼워져 같이 볼트결합되어 공기압에 따라 이동하는 탄성고무(15), 상기 중간원통 내면의 공기출입구 아래 위치에 외주가 결합고정되고 중앙에 오리피스(16a)가 형성된 격벽(16), 상기 중간원통과 볼트결합되고 지면 내지 바닥과 맞닿는 하부판(17), 그 일단이 방진테이블 하면에 접촉되어 방진테이블의 이동에 따라 그 일단이 같이 이동하는 레버(18a)가 상부에 연결되고 상기 공기출입구에 연결되는 3포트 3위치의 기계식 밸브(18)로 구성되어 있음을 알 수 있다. (상기 오리피스는 통상 사용하는 것으로서 별도로 도시하지 않음)As shown, a dustproof unit which is conventionally used to hold it at various places (at least three or more) at the bottom of the dustproof table 19 includes a support plate 10 which is in contact with the dustproof table 10 and the bottom of the support plate. A shaft 11 coupled to the center, an upper cover 12 through which the shaft is in close contact with the center, an upper movable plate 13a and a lower movable plate 13b coupled to the lower portion of the shaft and bolted to each other, and air Intermediate cylinder 14 formed on one side of the entrance 14a, the outer periphery is sandwiched between the upper cover and the intermediate cylinder is bolted and fixed position, the central portion is sandwiched between the upper and lower movable plates bolted together Elastic rubber (15) that moves in accordance with the air pressure, the outer periphery is fixed to the position below the air inlet of the inner surface of the intermediate cylinder, the partition 16 is formed with an orifice (16a) in the center, bolted to the intermediate cylinder and ground The lower plate 17 which is in contact with the ground bottom, and one end thereof is in contact with the lower surface of the dustproof table, and the lever 18a which is moved together with the movement of the dustproof table is connected to the upper part and connected to the air inlet. It can be seen that it is composed of a mechanical valve (18). (The orifice is a normal use, not shown separately.)

한편, 상기 기계식 밸브(18)는 3포트 3위치로서 압축기(18b)가 연결되어 있고, A포트는 공기스프링과 연결된 포트로서 압축공기가 출입하는 곳이고, P포트는 압축기에서 일정한 납력으로 압축공기가 공급되는 포트이며, R포트는 공기스프링 내부에 있는 압축공기를 대기로 배출하는 포트이다. On the other hand, the mechanical valve 18 is a three-port three-position compressor (18b) is connected, the A port is a port connected to the air spring where the compressed air in and out, the P port is a compressed air with a constant force in the compressor Is the port to which is supplied, and the R port is the port to discharge the compressed air inside the air spring to the atmosphere.

이하, 상기한 구성을 갖는 종래 방진 유닛에 진동 또는 진동에 따른 하중이 작용했을 때 어떻게 그 진동을 수동적으로 흡수하는 지를 살펴본다.Hereinafter, it will be described how to passively absorb the vibration when the vibration or the load according to the vibration is applied to the conventional dustproof unit having the above-described configuration.

상기 받침판(10)은 그 상면이 방진 테이블 하면과 맞닿는 부분으로서 방진테이블 위에 놓여지는 기계장치 등에 의한 하중을 떠받치는 부분이라 할 수 있다.The supporting plate 10 may be a portion of which the upper surface is in contact with the lower surface of the dustproof table and supports a load by a mechanical device or the like placed on the dustproof table.

상기 축(11)은 상기 받침판 중앙에 결합되고, 상부덮개(12)의 중앙을 관통하고, 하부에 상부 이동판(13a)과 하부 이동판(13b)이 결합되어 있는 데, 상부 이동판(13a)과 하부 이동판(13b) 사이에는 탄성고무(15)의 중앙부분이 끼워져 함께 볼트결합되어지는 바, 상기 받침판에 하중이 가해지면 그 하중은 축 및 그에 따른 상하부 이동판으로 전달되고 결과적으로 탄성고무 중앙 부분의 이동을 초래하게 된다.(상기 탄성고무의 외주는 상부덮개와 중간원통의 사이에 끼워져 같이 볼트결합되어 위치 고정된다.) The shaft 11 is coupled to the center of the base plate, penetrates the center of the upper cover 12, and the upper movable plate 13a and the lower movable plate 13b are coupled to the lower side, the upper movable plate 13a The center portion of the elastic rubber 15 is inserted and bolted together between the bottom and the lower movable plate 13b. When a load is applied to the support plate, the load is transmitted to the shaft and the upper and lower movable plates, and consequently, the elastic This results in the movement of the central portion of the rubber. (The outer circumference of the elastic rubber is sandwiched between the upper cover and the intermediate cylinder and bolted together to fix the position.)

한편, 상기 중간원통(14)의 일측면에는 3포트 3위치의 기계식 밸브(18)와 연결되는 공기출입구(14a)가 형성되어 있고, 내면의 공기출입구 아래 위치에는 탄성고무와 달리 그 형상이 고정되는 격벽(16)의 외주가 결합고정되어지는 바, 상기 탄성고무 중앙부분의 이동은 격벽과 탄성고무 사이의 공간의 부피를 변화시키게 되고 그에 따라 격벽과 탄성고무 사이의 공간(이하, '상부 챔버'라 함)에 존재하는 압축공기의 공기압에 변동을 초래하게 된다. 또한, 하부판과 격벽 사이에는 또 다른 챔버(이하, '하부 챔버'라 함)가 존재하게 된다.On the other hand, an air inlet 14a is formed on one side of the intermediate cylinder 14 to be connected to a mechanical valve 18 at a three-port three position, and its shape is fixed to the position below the air inlet on the inner surface, unlike elastic rubber. The outer circumference of the partition wall 16 is coupled and fixed, and the movement of the central portion of the elastic rubber changes the volume of the space between the partition wall and the elastic rubber, and accordingly, the space between the partition wall and the elastic rubber (hereinafter, 'the upper chamber Will cause fluctuations in the air pressure of the compressed air. In addition, another chamber (hereinafter referred to as a 'lower chamber') is present between the lower plate and the partition wall.

상기 공기압의 변동은 격벽의 중앙에 형성된 오리피스(16a)를 통하여 압축공기가 두 개의 챔버를 출입토록 하게 되고, 또한 그와 동시에 상부 챔버의 측면 즉, 중간원통의 일측면에는 공기출입구(14a)가 형성되어 있고 상기 공기출입구에는 기계식 밸브(18)가 연결되는 바, 공기출입구를 통하여 압축공기의 공급(레버 하강시) 또는 상부 챔버 내부의 압축공기를 대기로 배출(레버 상승시)함으로써 상부 챔버 내부가 일정 공기압으로 유지될 수 있도록 함으로서 결과적으로 그에 따라 진동을 흡수함으로서 진동제어를 하게 된다. (이에 따라, 통상 공기스프링이라고도 부르고 있음)The fluctuation of the air pressure causes compressed air to enter and exit the two chambers through an orifice 16a formed at the center of the partition wall, and at the same time, an air inlet 14a is provided on the side of the upper chamber, that is, on one side of the intermediate cylinder. And a mechanical valve 18 is connected to the air inlet, and the compressed air in the upper chamber is discharged to the atmosphere (when the lever is raised) through the air inlet to discharge the air into the atmosphere (when the lever is raised). Can be maintained at a constant air pressure, resulting in vibration control by absorbing vibrations accordingly. (As such, it is also commonly called air spring.)

즉, 방진 테이블(19)의 하면이 하강을 하게 되면 레버(18a)의 일단이 눌려지게 되고 압축기(18b)와 연결된 P포트와 A포트가 상호 연결되어 압축기로부터 압축된 압축공기가 공기스프링으로 공급된다. 반대로 방진 테이블의 하면이 상승을 하게 되면 레버(18a)는 위로 들리는 형태가 되어서 기계식 밸브의 A포트와 R포트가 공기스프링 내부의 압축공기가 대기로 방출된다. 그리고 일정한 범위내에서는 압 축공기의 출입이 없는 중립의 위치 즉, 3개의 포트가 서로 단락되어 있는 상태를 유지하게 된다.That is, when the lower surface of the dustproof table 19 descends, one end of the lever 18a is pressed and the P port and the A port connected to the compressor 18b are interconnected to supply compressed air compressed from the compressor to the air spring. do. On the contrary, when the lower surface of the dustproof table rises, the lever 18a is lifted upward, so that the A port and the R port of the mechanical valve are released into the air. In a certain range, the compressed air is maintained at a neutral position, that is, the three ports are shorted to each other.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 방진 유닛 및 그에 따른 방진 테이블은 저주파수 대역의 진동에 대한 제어는 불가능한 문제점이 있었다. However, the conventional dustproof unit and thus the dustproof table as described above has a problem that it is impossible to control the vibration of the low frequency band.

즉, 외부로부터의 진동을 제어하기 위하여, 공기스프링에 공급되어 있는 압축공기의 압축성을 이용하여 기계적 밸브에 의해 일정한 범위내에서만 수동적으로 진동을 흡수제어하므로, 고주파수대역의 진동은 공기의 압축성에 의한 흡수제어가 가능하였으나, 저주파수 대역의 진동 특히, 진폭이 작은 경우에 대하여서는 별다른 대책이 없는 문제점이 있었다. 즉, 저주파수 대역의 진동을 억제하기 위해서는 기계적 밸브에 의해서는 한계가 있고, 전기적 신호에 의하여 방진 테이블의 위치를 측정하여 피드백 제어하여 능동적으로 원하는 위치로 맞출 수 있는 제어시스템이 절실한 실정이었고, 현실적으로도 저주파수 대역의 진동을 제어할 필요성이 점차 증대되어지고 있었다.That is, in order to control the vibration from the outside, by using the compressibility of the compressed air supplied to the air spring, the vibration is passively absorbed and controlled only within a certain range by a mechanical valve, so the vibration of the high frequency band is caused by the compressibility of the air. Absorption control was possible, but there was a problem that there is no countermeasure in the case of vibration in the low frequency band, in particular, the amplitude is small. In other words, to suppress the vibration of the low frequency band is limited by the mechanical valve, the control system that can be actively adjusted to the desired position by feedback control by measuring the position of the vibration table by the electrical signal, the reality is also urgent The need to control vibrations in the low frequency band has been increasing.

또한, 기계식 밸브에 의한 제어방식을 사용하는 바, 방진 테이블 위에서의 기계적 운동으로 인해 발생하는 방진 테이블의 기울기를 수평에 맞추거나 원하는 목표위치를 지속적으로 일정하게 유지하는 것에도 한계가 있는 문제점이 있었다. In addition, the use of a control method by a mechanical valve, there is a problem in that the level of the inclination of the vibration table generated by the mechanical motion on the vibration table or to keep the desired target position constantly constant. .

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 외부로부터의 진동요인이 방진 테이블 위에 설치된 정밀 측정장치 또 는 가공 기계 등에 영향을 미치지 않도록 하여 요구되는 정밀한 측정, 가공 등이 이루어질 수 있도록, 수동적으로 외부의 진동을 흡수하는 것에서 나아가 능동적으로 고주파 대역 뿐만 아니라 저주파 대역까지의 외부의 진동을 감쇄할 수 있고, 또한 방진테이블의 수평을 원하는 위치에서 지속적으로 일정하게 유지시킬 수 있는 능동적으로 진동을 제어하는 방진 유닛 및 그 제어시스템을 제공하는 데에 있다.
The present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is to ensure the precise measurement, processing, etc. required by the vibration factor from the outside does not affect the precision measuring device or processing machine installed on the dustproof table, etc. In order to achieve this, it is possible to passively attenuate external vibration not only to the high frequency band but also to the low frequency band, in addition to passively absorbing external vibration, and also to keep the level of the dustproof table constantly at a desired position. The present invention provides an anti-vibration unit that actively controls vibration and a control system thereof.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 방진테이블을 받치고 공기스프링(20)을 이용하여 진동을 제어하는 방진유닛에 있어서, 방진테이블과 접하는 받침판(21); 상기 받침판 하부 중앙에 상부가 결합되고 하부에는 이동판(22a)이 형성되어 있는 축(22); 원통면체 형상으로 상부면 중앙에 상기 축이 밀접되어 관통하고 원통형 측면에 공기출입구(23a)가 형성된 챔버벽(23); 상기 챔버벽의 공기출입구 아래에 담겨있는 점성유체(24); 상부는 상기 이동판과 볼트결합되고 하부는 상기 점성유체에 잠기는 피스톤(25); 외주는 상기 챔버벽의 공기출입구 상부의 내면에 볼트결합되어 위치고정되고, 중앙부는 상기 이동판과 피스톤 상부 사이에 끼워져 같이 볼트결합되어 공기압에 따라 이동하는 탄성고무(26); 그 일단이 받침판에 결합되는 센서도크(27); 상기 센서도크에 접촉되어 각각 가속도 및 위치를 측정하는 가속도센서(28) 및 위치 센서(29); 상기 공기출입구에 연결되어 압축공기를 공급하는 입기밸브모듈(32a)과, 압축공기를 배출하는 배기밸브모듈(32b); 상기 가속도 센서와 위치센서의 신호를 받아들여 제어신호를 내보내는 제어기(30); 상기 제어기의 제어신호를 받아 상기 입기 및 배기밸브모듈을 제어하는 밸브 구동기(31)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a dustproof unit for supporting a vibration table and controlling vibration by using an air spring (20), comprising: a support plate (21) in contact with the dustproof table; A shaft 22 having an upper portion coupled to a lower center of the support plate, and a movable plate 22a formed at a lower portion thereof; A chamber wall (23) formed in a cylindrical shape and having a shaft penetrating close to the center of the upper surface and having an air inlet (23a) formed on a cylindrical side surface; A viscous fluid 24 contained below the air inlet of the chamber wall; An upper portion bolted to the moving plate and a lower portion of the piston submerged in the viscous fluid; An outer circumference of the chamber wall is fixed to the inner surface of the upper portion of the air outlet by bolting, and the central portion is sandwiched between the moving plate and the piston and is bolted together to move in accordance with the air pressure; A sensor dock 27 whose one end is coupled to the support plate; An acceleration sensor 28 and a position sensor 29 contacting the sensor dock to measure acceleration and position, respectively; An intake valve module 32a connected to the air inlet for supplying compressed air and an exhaust valve module 32b for discharging the compressed air; A controller 30 which receives signals of the acceleration sensor and the position sensor and emits a control signal; It characterized in that it comprises a valve driver 31 for controlling the intake and exhaust valve module in response to the control signal of the controller.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the configuration and operation of the present invention.

도 2는 방진 테이블을 받치는 각각의 단위인 본 발명의 방진 유닛 중의 공기스프링(2)을 나타내는 단면도이다.Fig. 2 is a sectional view showing the air spring 2 in the dustproof unit of the present invention which is each unit supporting the dustproof table.

도시된 바와 같이, 본 발명의 방진 유닛은 방진 테이블 하부에서 이를 여러 곳(최소한 3곳 이상)에서 떠받치는 데 사용하고 있는 것으로서, 공기스프링(20)은 개략적으로 방진테이블과 접하는 받침판(21), 상기 받침판 하부 중앙에 상부가 결합되고 하부에는 이동판(22a)이 형성되어 있는 축(22), 원통면체 형상으로 상부면 중앙에 상기 축이 밀접되어 관통하고 원통형 측면에 공기출입구(23a)가 형성된 챔버벽(23), 상기 챔버벽의 공기출입구 아래에 담겨있는 점성유체(24), 상부는 상기 이동판과 볼트결합되고 하부는 상기 점성유체에 잠기는 피스톤(25), 외주는 상기 챔버벽의 공기출입구 상부의 내면에 볼트결합되어 위치고정되고, 중앙부는 상기 이동판과 피스톤 상부 사이에 끼워져 같이 볼트결합되어 공기압에 따라 이동하는 탄성고무(26), 그 일단이 받침판에 결합되는 센서도크(27), 상기 센서도크에 접촉되어 각각 가속도 및 위치를 측정하는 가속도센서(28), 위치 센서(29)로 구성되어 있음을 알 수 있다. As shown, the dustproof unit of the present invention is used to hold it at various places (at least three or more places) at the bottom of the dustproof table, and the air spring 20 is roughly provided with a support plate 21 in contact with the dustproof table, The upper portion is coupled to the lower center of the support plate, and the lower plate 22 has a movable plate 22a formed therein, and a cylindrical surface is formed in the center of the upper surface. Chamber wall 23, a viscous fluid 24 contained below the air inlet of the chamber wall, the upper part is bolted to the moving plate and the lower part of the piston 25 is immersed in the viscous fluid, the outer air of the chamber wall Elastic rubber 26 is fixed to the inner surface of the upper part of the entrance and exit, the central portion is sandwiched between the moving plate and the upper piston and bolted together to move in accordance with the air pressure, one end of the support plate Sensor dock (27) is coupled, are brought into contact with the sensor dock can be seen that consists of an acceleration sensor 28, position sensor 29 to measure the respective accelerations and positions.

상기 받침판(21)에 진동이 가해지면 그 진동은 받침판에 그 일단이 결합된 센서도크(27)의 진동으로 되고, 센서 도크에 접촉되어 있는 가속도 센서(28) 및 위치 센서(29)에 의해 위치 변화 및 가속도가 측정된다.When the vibration is applied to the support plate 21, the vibration becomes the vibration of the sensor dock 27 whose one end is coupled to the support plate, and is positioned by the acceleration sensor 28 and the position sensor 29 which are in contact with the sensor dock. Change and acceleration are measured.

또한, 받침판에 가해진 진동은 축(22)의 진동이 되고 축 하부에 이동판(22a)이 형성되어 있고 피스톤 상부는 상기 이동판과 볼트결합되어 있고, 탄성고무가 그 사이에 끼워져 같이 볼트결합되어지는 바, 탄성고무의 중앙부의 이동 및 변형을 초래하게 된다.(상기 탄성고무의 외주는 상기 챔버벽의 공기출입구 상부의 내면에 볼트결합되어 위치고정된다.)In addition, the vibration applied to the support plate is the vibration of the shaft 22, the moving plate 22a is formed in the lower part of the shaft, the piston upper part is bolted to the moving plate, the elastic rubber is sandwiched between the bolted together The elastic bar causes movement and deformation of the central portion of the elastic rubber. (The outer circumference of the elastic rubber is bolted and fixed to the inner surface of the upper portion of the air inlet of the chamber wall.)

상기 탄성고무의 이동 및 변형은 점성유체와 탄성고무 사이의 공간(이하, '챔버'라 함)의 부피를 바꾸게 되어 챔버내 공기압의 변동을 초래하고, 이와 동시에 점성유체에 담겨있는 피스톤(25) 하부의 이동을 초래한다. The movement and deformation of the elastic rubber changes the volume of the space between the viscous fluid and the elastic rubber (hereinafter, referred to as a "chamber"), causing variation in air pressure in the chamber, and at the same time, the piston 25 contained in the viscous fluid. It causes the movement of the lower part.

상기 피스톤의 하부는 점성유체 내부에 충분한 깊이로 잠기도록 설치되는 데, 이 피스톤의 하부는 점성유체 내부에서 상하 이동이 이루어지므로 진동을 제어하기 위한 감쇠기능으로 작용한다. 즉, 오일댐퍼의 기능을 가져 저주파의 진동에 대해서까지 충분히 진동이 흡수되도록 한다.The lower part of the piston is installed to be locked to a sufficient depth inside the viscous fluid, the lower part of the piston acts as a damping function for controlling the vibration because the vertical movement is made in the viscous fluid. In other words, it has the function of an oil damper to sufficiently absorb vibrations even against low frequency vibrations.

결과적으로 본 발명의 방진 유닛은 단순히 종래의 공기스프링 방식만을 사용하는 것이 아닌 오일댐퍼의 기능을 가진 공기 스프링을 사용하여 충분히 진동이 흡수되도록 함과 동시에 센서를 사용하여 후술하는 제어시스템에 의해 능동적으로 진동을 제어함으로서 저주파의 진폭이 작은 경우에까지 제어할 수 있도록 하고 나아가 원하는 위치 및 수평에 맞출 수 있도록 한다.As a result, the anti-vibration unit of the present invention is not simply using a conventional air spring method, but is sufficiently absorbed by an air spring having the function of an oil damper, and actively used by a control system to be described later using a sensor. By controlling the vibration, it is possible to control even when the amplitude of the low frequency is small, and further, to adjust it to the desired position and horizontal.

상기 공기출입구(23a)는 한쪽에 설치하여도 무방하나 최대한 방진 유닛의 응 답성을 좋게 하기 위해서는 한쪽으로 압축공기가 유입되게 하고 반대편에서 공기 스프링 내부의 압축공기를 배출하도록 구성하는 것이 공압 배관의 길이에 따른 응답성의 저하요인을 감소시킬 수 있다. The air inlet (23a) may be installed on one side, but in order to maximize the response of the dustproof unit, the compressed air flows into one side and the compressed air inside the air spring is discharged from the opposite side to the length of the pneumatic pipe. This can reduce the responsiveness of the response.

도 3은 본 발명의 방진 유닛과 이를 제어하기 위한 방진회로를 개략적으로 나타내는 방진회로도이고, 도 4는 본 발명의 능동적 진동 제어시스템의 흐름을 개략적으로 나타낸 블럭도이다. 이하, 순서대로 설명한다.FIG. 3 is a dustproof circuit diagram schematically showing a dustproof unit of the present invention and a dustproof circuit for controlling it, and FIG. 4 is a block diagram schematically showing the flow of an active vibration control system of the present invention. Hereinafter, it demonstrates in order.

① 방진 유닛에 설치되어 있는 가속도 센서(28)와 위치센서(29)에 의해 가속도 및 위치가 측정된다.(1) The acceleration and the position are measured by the acceleration sensor 28 and the position sensor 29 installed in the dustproof unit.

② 측정된 신호는 신호처리기를 거친 다음 A/D변환기에 의해 가속도 및 변위의 신호는 디지털값으로 변환된다. 마이크로프로세서를 사용한 제어기(micro controller, 30)에는 측정부(30a), 제어부(30b) 외에 상기 A/D변환기(30c), D/A 변환기(30d), 입출력포트(30e, 30f) 등이 구축되어 있다. ② The measured signal goes through the signal processor and then the A / D converter converts the acceleration and displacement signals into digital values. The A / D converter 30c, the D / A converter 30d, the input / output ports 30e and 30f, etc., are constructed on the controller 30 using the microprocessor, in addition to the measuring unit 30a and the control unit 30b. It is.

③ 변환된 디지털 값(가속도 정보와 변위의 정보)을 마이크로프로세서를 사용한 제어기(30)가 인식하고, 제어기에서는 사전에 사용자에 의해 설정된 목표로 하는 변위와 진동값이 제어 프로그램에 입력되어 있으므로 이 목표값과 센서로부터 인식한 측정값을 비교하여 진동오차와 변위오차를 생성한다.(제어기 측정부, 30a) ③ The controller 30 using the microprocessor recognizes the converted digital value (acceleration information and displacement information), and the target displacement and vibration values set by the user in advance are input to the control program. The vibration value and the displacement error are generated by comparing the measured value recognized from the sensor with the value (controller measuring part, 30a).

④ 상기 생성된 오차값이 사용자가 사전에 설정한 목표치에 도달한 경우 다시 센서에 의한 측정을 하도록 하여 지속적으로 목표치에 도달한 상태가 이루어지도록 하고, 생성된 오차값이 사용자가 사전에 설정한 목표치에 도달하지 못한 경우 제어기의 제어부에 의해 오차값에 대응하는 솔레노이드 밸브의 열림시간과 닫힘시 간을 계산하여 제어신호를 D/A 변환기(30d) 및 출력포트(30f)를 거쳐 밸브 구동기(Valve Driver, 31)에 전달한다.(제어기 제어부, 30b) ④ When the generated error value reaches the target value set in advance by the user, the measurement is performed by the sensor again to continuously reach the target value, and the generated error value is the target value preset by the user. If it is not reached, the control unit of the controller calculates the opening time and closing time of the solenoid valve corresponding to the error value, and sends the control signal to the valve driver through the D / A converter 30d and the output port 30f. , 31) (controller control unit, 30b).

한편, 제어부(30b)는 상기 솔레노이드 밸브의 열림/닫힘에 관한 제어신호와는 별도로 센서에 샘플링 시간 St 후에 측정하라는 측정신호를 D/A 변환기 및 출력포트를 거쳐 센서에 보낸다.On the other hand, the control unit 30b sends a measurement signal to the sensor via the D / A converter and the output port to measure the sensor after the sampling time St, separately from the control signal for opening / closing the solenoid valve.

⑤ 제어부에서 계산된 시간은 D/A 변환기 및 출력포트를 거쳐 밸브 구동기(Valve Driver, 31)에 전달되고 밸브 구동기에서는 입기 또는 배기에 따라 각각의 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve)에 입기 또는 배기의 신호를 보내어 솔레노이드 밸브를 제어한다. ⑤ The time calculated by the control part is transmitted to the valve driver 31 through the D / A converter and the output port, and the valve driver sends the signal of the input or exhaust to each solenoid valve according to the input or exhaust. Send to control the solenoid valve.

압축공기는 솔레노이드 밸브의 P 포트에서 입력되어 A포트로 배출하며 공기의 유량조절은 속도제어밸브(33)의 유효 단면적을 조절함으로서 제어가 가능하다. Compressed air is input from the P port of the solenoid valve and discharged to the A port, and the flow rate of the air can be controlled by adjusting the effective cross-sectional area of the speed control valve 33.

두개의 솔레노이드 밸브를 사용하는 것은 일정한 오차범위를 정해놓고 오처가 클 경우에는 속도제어밸브의 단면적을 크게 조절한 측의 솔레노이드 밸브(321, 323)가 동작되고, 오차가 작을 경우에는 단면적이 작도록 조절한 속도제어밸브 측의 솔레노이드 밸브(322, 324)가 작동하도록 프로그램을 작성하여 공기의 공급 및 배출 유량을 제어한다. In the case of using two solenoid valves, a fixed error range is set, and if the error is large, the solenoid valves 321 and 323 on the side where the cross-sectional area of the speed control valve is largely operated are operated. A program is prepared to operate the solenoid valves 322 and 324 on the side of the regulated speed control valve to control the supply and discharge flow rates of air.

한편, 압축공기의 공급원측에 구성되어 있는 두개의 솔레노이드 밸브(323, 324)로 구성된 입기밸브모듈(32a)은 공기 스프링에 압축공기를 공급하는 역할을 하며, 다른 쪽 두개의 솔레노이드 밸브(321, 322)로 구성된 배기밸브모듈(32b)은 공기 스프링 내부에 있는 압축공기를 대기로 배출하는데 사용한다. 밸브 구동기(33) 에는 전원이 연결되고, 입기밸브모듈(32a)에는 압축기가 연결되어 있다.On the other hand, the intake valve module (32a) composed of two solenoid valves (323, 324) configured on the supply source side of the compressed air serves to supply compressed air to the air spring, the other two solenoid valves (321, Exhaust valve module 32b consisting of 322 is used to discharge the compressed air inside the air spring to the atmosphere. Power is connected to the valve driver 33, and a compressor is connected to the intake valve module 32a.

도 5는 본 발명의 능동적 진동 제어를 위한 방진회로 중 솔레노이드 밸브의 시간에 대한 온/오프(ON/OFF) 제어과정의 일부를 도시한 도면이다.FIG. 5 is a view illustrating a part of an ON / OFF control process with respect to time of a solenoid valve in an anti-vibration circuit for active vibration control according to the present invention.

도면에서 St는 센서로부터 입력된 신호가 마이크로프로세서 제어기(30)에 입력되고 오차를 계산한 후에 신호를 출력하여 솔레노이드 밸브(32)를 제어하는 시간까지의 시간 즉, 샘플링 시간을 의미하고, δt1은 솔레노이드 밸브의 열림시간을 의미하며, t0는 밸브의 닫힘시간을 의미한다.In the drawing, St denotes a time until the time when the signal input from the sensor is input to the microprocessor controller 30 and the error is calculated to output the signal to control the solenoid valve 32, that is, the sampling time, δt 1 Is the opening time of the solenoid valve and t 0 means the closing time of the valve.

위치 또는 가속도 오차를 e라고 두었을 경우에 실제 솔레노이드 밸브의 열림시간 δt1 은 이하와 같이 계산된다.When the position or acceleration error is set to e, the actual open time δt 1 of the solenoid valve is calculated as follows.

δt1 = e ×cδt 1 = e × c

여기서, c는 제어기를 의미한다. Here, c means a controller.

다음으로 밸브의 닫힘시간 t0는 이하의 식으로 구한다.Next, the closing time t 0 of a valve is calculated | required with the following formula | equation.

t0 = St - δt1 t 0 = St-δt 1

오차가 작으면 작을수록 밸브의 열림시간 δt1은 짧아지고 밸브의 닫힘시간 t0 는 길어지며, 반대로 오차가 크면 클수록 밸브의 열림시간 δt1 은 길어지고 밸브의 닫힘시간 t0 는 짧아진다.The smaller the error is small, the open time of the valve is δt 1 becomes shorter, the longer the closing time t 0 of the valve, whereas the larger the larger the error of the valve open time δt 1 are the longer, the shorter is the time t 0 of the closed valve.

도 6은 본 발명의 방진 유닛들에 의해 떠받쳐지는 방진 테이블을 나타내는 평면도이다.6 is a plan view showing a dustproof table supported by the dustproof units of the present invention.

도시된 바와 같이, 방진 테이블(4)의 하부에 방진 유닛 중의 공기스프링(20)을 네 모서리에 설치하고 공기 스프링(20)에 공급 또는 공기스프링에서 배기되는 압축공기의 공급 또는 배기유량을 제어하기 위하여 솔레노이드 밸브의 모듈(32a, 32b)을 방진 유닛 중의 공기스프링(20)의 측면에 설치한다. As shown, to install the air spring 20 in the dustproof unit at the bottom of the dustproof table 4 at four corners and to control the supply or exhaust flow rate of the compressed air supplied to the air spring 20 or exhausted from the air spring. For this purpose, the modules 32a and 32b of the solenoid valve are installed on the side of the air spring 20 in the dustproof unit.

4개의 방진 유닛으로서 방진 테이블에 전달되는 진동성분을 저주파수 대역에까지 능동적으로 제어함과 동시에, 방진 테이블 위에서 기계적 운동으로 인하여 발생하는 방진 테이블의 기울기를 수정하여 일정한 수평으로 유지할 수 있도록 하고, 시용자가 원하는 높이에 맞추어 일정한 높이를 유지하도록 위치제어를 가능하게 한다. 즉, 방진 테이블의 기울기는 각각의 방진 유닛에 대한 사용자의 설정 높이를 동일하게 하면 된다. As the four dustproof units, the vibration component transmitted to the dustproof table is actively controlled to the low frequency band, and the tilt of the dustproof table generated by the mechanical movement on the dustproof table can be corrected to maintain a constant level. It enables position control to maintain a constant height according to the height. That is, the inclination of the dustproof table may be the same as the set height of the user for each of the dustproof units.

도 6의 경우는 방진 테이블 하부에 4개의 방진유닛이 설치된 경우이나 경우에 따라서는 본 발명의 사상의 범위내에서 3개이상으로 설치될 수도 있음은 물론이다.In the case of FIG. 6, four or more dustproof units are installed below the dustproof table, or in some cases, three or more dustproof units may be installed within the scope of the present invention.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 정밀한 작업 및 동작을 필요로 하는 측정장치 및 가공기계를 탑재한 방진 테이블은 설치면 바닥으로부터 전달되는 진동성분을 능동적으로 저주파수 대역에서부터 제어가 가능하며 방진 테이블 위에 설치되어 있는 기계적 장치의 운동으로부터 발생하는 방진 테이블의 수평 및 위치를 항 상 일정하게 유지시킬 수 있도록 구성되어 있으므로 능동적인 방진 테이블을 사용한 기계적 장치에 의해 가공된 제품의 정밀화가 가능하며 또한 정밀한 측정이 가능케 하는 효과를 가진다.As described above, the present invention provides a vibration control table equipped with a measuring device and a processing machine that require precise operation and operation, which can actively control the vibration component transmitted from the bottom of the installation surface from the low frequency band, It is configured to keep the level and position of the dustproof table generated from the movement of the mechanical device installed at all times constant. Therefore, it is possible to refine the machined product by the mechanical device using the active dustproof table and to make accurate measurement. Has the effect of enabling it.

또한, 공기 스프링을 사용하여 고주파수 대역의 진동은 공기의 압축성에 의해 제어가 가능하므로 저주파수 대역의 진동을 제어하기 위하여 가속도 센서를 사용하여 진동을 측정하여 능동적으로 진동을 제어하기 위하여 제어기를 사용하여 진동을 측정하고 진동의 억제 목표 값과 측정값을 비교하여 오차를 생성하여 이를 사용하여 솔레노이드 밸브의 열림과 닫힘의 시간을 제어함으로써 공기 스프링에 공급되는 압축공기의 유량을 제어하여 저주파수 대역의 진동을 능동적으로 제어할 수 있는 효과를 갖는다. In addition, since the vibration of the high frequency band can be controlled by the compressibility of the air using the air spring, the vibration is measured using the controller to actively control the vibration by measuring the vibration using the acceleration sensor to control the vibration of the low frequency band. By generating the error by comparing the target value of the vibration with the measured value and controlling the opening and closing time of the solenoid valve, it controls the flow rate of the compressed air supplied to the air spring to actively suppress the vibration in the low frequency band. It has an effect that can be controlled by.

또한, 방진 테이블 위에서 기계적 동작으로 인한 테이블의 기울기가 발생할 경우에는 각각의 방진 유닛의 위치센서로부터 측정된 측정값의 편차를 계산하여 방진 테이블의 기울기를 계산하고 목표로 하는 위치와 비교하여 오차를 생성하고 이를 사용하여 압축된 공기유량을 제어하여 공기 스프링에 공급 또는 배출함으로써 방진 테이블을 원하는 높이위치(레벨)에서 수평을 유지할 수 있는 수평 및 위치제어가 가능한 효과를 갖는다.


In addition, when the tilt of the table due to the mechanical operation on the dustproof table, the deviation of the measured value measured from the position sensor of each dustproof unit is calculated to calculate the slope of the dustproof table and generate an error by comparing with the target position. By using this to control the compressed air flow rate is supplied or discharged to the air spring has a horizontal and position control capable of maintaining the dustproof table horizontally at the desired height position (level).


Claims (3)

방진테이블을 받치고 공기스프링(20)을 이용하여 진동을 제어하는 방진유닛에 있어서,In the dustproof unit for supporting the vibrationproof table and controlling the vibration using the air spring 20, 방진테이블과 접하는 받침판(21);A support plate 21 in contact with the dustproof table; 상기 받침판 하부 중앙에 상부가 결합되고 하부에는 이동판(22a)이 형성되어 있는 축(22);A shaft 22 having an upper portion coupled to a lower center of the support plate, and a movable plate 22a formed at a lower portion thereof; 원통면체 형상으로 상부면 중앙에 상기 축이 밀접되어 관통하고 원통형 측면에 공기출입구(23a)가 형성된 챔버벽(23);A chamber wall (23) formed in a cylindrical shape and having a shaft penetrating close to the center of the upper surface and having an air inlet (23a) formed on a cylindrical side surface; 상기 챔버벽의 공기출입구 아래에 담겨있는 점성유체(24);A viscous fluid 24 contained below the air inlet of the chamber wall; 상부는 상기 이동판과 볼트결합되고 하부는 상기 점성유체에 잠기는 피스톤(25);An upper portion bolted to the moving plate and a lower portion of the piston submerged in the viscous fluid; 외주는 상기 챔버벽의 공기출입구 상부의 내면에 볼트결합되어 위치고정되고, 중앙부는 상기 이동판과 피스톤 상부 사이에 끼워져 같이 볼트결합되어 공기압에 따라 이동하는 탄성고무(26);An outer circumference of the chamber wall is fixed to the inner surface of the upper portion of the air outlet by bolting, and the central portion is sandwiched between the moving plate and the piston and is bolted together to move in accordance with the air pressure; 그 일단이 받침판에 결합되는 센서도크(27);A sensor dock 27 whose one end is coupled to the support plate; 상기 센서도크에 접촉되어 각각 가속도 및 위치를 측정하는 가속도센서(28) 및 위치 센서(29);An acceleration sensor 28 and a position sensor 29 contacting the sensor dock to measure acceleration and position, respectively; 상기 공기출입구에 연결되어 압축공기를 공급하는 입기밸브모듈(32a)과, 압축공기를 배출하는 배기밸브모듈(32b);An intake valve module 32a connected to the air inlet for supplying compressed air and an exhaust valve module 32b for discharging the compressed air; 상기 가속도 센서와 위치센서의 신호를 받아들여 제어신호를 내보내는 제어기(30);A controller 30 which receives signals of the acceleration sensor and the position sensor and emits a control signal; 상기 제어기의 제어신호를 받아 상기 입기 및 배기밸브모듈을 제어하는 밸브 구동기(31)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 능동적으로 진동을 제어하는 방진 유닛.And a valve driver (31) for controlling the intake and exhaust valve modules in response to a control signal of the controller. 제 1항에 있어서, 상기 입기밸브모듈(32a)은 상기 공기출입구에 연결되어 압축공기를 공급하는 두개의 솔레노이드 밸브(323, 324) 및 각각에 대한 속도조절밸브(33)로 이루어지고, 상기 배기밸브모듈(32b)은 압축공기를 배출하는 두개의 솔레노이드 밸브(321, 322) 및 각각에 대한 속도조절밸브(33)로 이루어진 것을 특징으로 하는 능동적으로 진동을 제어하는 방진 유닛. The intake valve module 32a is composed of two solenoid valves 323 and 324 connected to the air inlet and supplying compressed air, and a speed control valve 33 for each of the exhaust valves. The valve module (32b) is an anti-vibration unit for actively controlling vibration, characterized in that consisting of two solenoid valves (321, 322) for discharging the compressed air and a speed control valve (33) for each. 가속도 센서(28)와 위치센서(29)에 의해 공기스프링(20)의 가속도 및 위치를 측정하고, The acceleration and position of the air spring 20 is measured by the acceleration sensor 28 and the position sensor 29, 측정된 신호를 신호처리기를 거친 다음 A/D변환기()에 의해 디지털값으로 변환하고,The measured signal is passed through a signal processor and then converted into a digital value by an A / D converter (). 변환된 디지털 값을 제어기(30)에서 인식하여 사전에 사용자에 의해 설정된 목표값과의 오차를 생성하여, The controller 30 recognizes the converted digital value and generates an error from the target value set by the user in advance. 생성된 오차값이 목표치에 도달한 경우 다시 센서에 의한 측정을 하도록 하고, 목표치에 도달하지 못한 경우 오차값에 대응하는 솔레노이드 밸브의 열림시간과 닫힘시간을 계산하여 제어신호를 D/A 변환기(30d) 및 출력포트(30f)를 거쳐 밸브 구동기(31)에 전달하고, When the generated error value reaches the target value, the sensor is measured again.If the error value does not reach the target value, the open / close time of the solenoid valve corresponding to the error value is calculated to convert the control signal to the D / A converter (30d). And the valve driver 31 via the output port 30f, 별도로 샘플링 시간 St 후에 측정하라는 측정신호를 D/A 변환기 및 출력포트를 거쳐 센서(28, 29)에 보내고, Separately, the measurement signal to be measured after the sampling time St is sent to the sensors 28 and 29 through the D / A converter and the output port, 밸브 구동기(31)에서는 입기 또는 배기에 따라 압축공기를 공급하는 두개의 솔레노이드 밸브(323, 324) 및 각각에 대한 속도조절밸브(33)로 이루어진 입기밸브모듈(32a) 또는 압축공기를 배출하는 두개의 솔레노이드 밸브(321, 322) 및 각각에 대한 속도조절밸브(33)로 이루어진 배기밸브모듈(32b)에 입기 또는 배기의 신호를 보내어 제어함을 특징으로 하는 능동적으로 진동을 제어하는 제어시스템.In the valve driver 31, an inlet valve module 32a or two outlets of compressed air consisting of two solenoid valves 323 and 324 for supplying compressed air according to intake or exhaust and a speed control valve 33 for each of them. A control system for actively controlling vibration, characterized in that the solenoid valve (321, 322) and the speed control valve (33) for each of the exhaust valve module (32b) consisting of the input or exhaust signal to control.
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