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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schwingungsisolationsvorrichtung, die eine Struktur trägt, wie beispielsweise ein Rasterelektronenmikroskop oder Ähnliches, und seine Schwingungen einschränkt.
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Verwandter Hintergrund der Erfindung
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Diese Art einer herkömmlichen Schwingungsisolationsvorrichtung wird so aufgebaut, dass eine obere Platte, die horizontal angeordnet ist, durch Schraubenfedern über einer unteren Platte getragen wird, die fest horizontal in einer vorbestimmten Entfernung angeordnet ist, und wobei eine natürliche Frequenz bzw. Eigenfrequenz durch einen viskoelastischen Körper verringert wird, der die untere Platte und beispielsweise die obere Platte miteinander verbindet. Und die Schraubenfedern verbessern den Schwingungswiderstandseffekt in vertikaler Richtung durch Vergrößerung der Auslenkungsgröße.
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Diese Vorrichtung verwendet eine Schwingungsisolationstheorie, dass im Fall einer Schwingungsisolation von beispielsweise einer Struktur eine Eigenfrequenz (Resonanzfrequenz) in Beziehung zur Schwingungsisolation von einer Auslenkungsgröße abhängt, wenn eine Struktur getragen wird, und dass je größer das Ausmaß der Auslenkung ist, desto niedriger die Eigenfrequenz wird, was den Schwingungswiderstandseffekt verbessert.
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Andererseits offenbart die
JP 2000-161 433 A eine Schwingungswiderstandsvorrichtung bzw. Schwingungsdämpfungsvorrichtung, bei der eine untere Platte durch drei oder mehr Verbindungen mit Bezug zu einer festen Befestigung aufgehängt ist, und wobei man diese Verbindungen als Pendel wirken lässt, um eine eigene Frequenz in horizontaler Richtung abzusenken und Schwingungen in horizontaler Richtung Widerstand zu bieten.
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Die
JP 3 543 758 B2 offenbart auch eine Schwingungswiderstandsvorrichtung, die eine Resonanzfrequenz einstellt, die in Kombination mit einem viskoelastischen Körper eingestellt ist, während eine Eigenfrequenz einer Schraubenfeder dadurch verringert gehalten wird, dass ein oberer Teil des viskoelastischen Körpers herunter gedrückt wird, um das Ausmaß an Kornpression zu verändern. Weiterhin offenbart die
DE 19 61 148 A eine Unterlage für eine betriebsmäßig aufgestellte Maschine, insbesondere für eine Textilmaschine, wobei an der Maschine auftretende Schwingungen gedämpft werden und gleichzeitig eine Energieübertragung auf das die Maschine beherbergende Gebäude verhindert wird.
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Außerdem zeigt die
DE 22 18 457 A einen schwingungsunterdrückenden Tisch mit einem festen Untergestell und einer federnd gelagerten, großen Masse mit einer Tragplatte zur Abschirmung von äußeren Schwingungen.
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Darüber hinaus liefert die
DE 35 37 573 A1 ein akustisches Gerät mit einem Abspielmechanismus sowie einer Aufhängungseinheit, die ein erstes elastisches Element zur Aufnahme des Gewichts des Abspielmechanismus und ein zweites elastisches Element zur Dämpfung von auf den Abspielmechanismus übertragenen Erschütterungen umfasst.
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Abschließend offenbart die
DE 44 32 537 A1 einen öl- und wasserunempfindlichen Federkörper mit Dämpfer,
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Jedoch haben die oben erwähnte Schwingungsisolationsvorrichtung und die Schwingungswiderstandsvorrichtung gemäß
JP 2000-161 433 A und
JP 3 543 758 B2 die folgenden Probleme. D. h., die obige Schwingungsisolationsvorrichtung ist so aufgebaut, dass sie eine Schwingung in vertikaler Richtung einschränkt, und nicht eine Schwingung in horizontaler Richtung einschränkt. Daher ist es schwierig gewesen, die Schwingungen in der horizontalen Richtung einzuschränken.
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Andererseits wird bei der Schwingungswiderstandsvorrichtung gemäß
JP 2000-161 433 A die Struktur kompliziert, da die Verbindungen verwendet werden, um die Schwingungen in horizontaler Richtung einzuschränken. Auch wird bei der Schwingungswiderstandsvorrichtung gemäß der
JP 3 543 758 B2 eine Einbauarbeit am Einbauort kompliziert, da die Resonanzfrequenz an einem Einbauort der Schwingungswiderstandvorrichtung eingestellt wird.
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Die vorliegende Erfindung wurde in Hinsicht auf den obigen Punkt gemacht, und ihr Ziel ist, eine Schwingungsisolationsvorrichtung vorzusehen, die effektiv Schwingungen in horizontaler Richtung und nicht in vertikaler Richtung mit einer einfachen Konstruktion einschränken kann.
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Eine andere Bauart einer Schwingungsisolationsvorrichtung ist erforderlich gewesen, um mehr Wert auf die Schwingungsisolation in horizontaler Richtung als in vertikaler Richtung zu legen, und ist so aufgebaut, wie beispielsweise in
JP 2000-161 433 A offenbart und in
17 gezeigt. D. h., in
17 weist eine Schwingungsisolationsvorrichtung
1 eine untere Platte
2 auf, die fest horizontal angeordnet ist, und eine obere Platte
3, die horizontal darüber mit einem vorbestimmten Intervall bzw. Abstand angeordnet ist, welche durch vier bis acht Schraubenfedern (untere Federn
5 und obere Federn
6) getragen wird, die in einer Punktsymmetrie durch eine Zwischenplatte
4 in der zweistufigen Konstruktion angeordnet ist, und einen viskoelastischen Körper
7, der die untere Platte und die obere Platte miteinander in der Nachbarschaft der Mitte verbindet, wodurch die Eigenfrequenz verringert wird.
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Jede der unteren Federn 5 ist mit der unteren Platte 2 am unteren Ende verbunden, während das obere Ende mit der Zwischenplatte 4 verbunden ist. Auch ist jede der oberen Federn 6 in ähnlicher Weise mit der Zwischenplatte 4 am unteren Ende verbunden, und das obere Ende ist mit der oberen Platte 3 verbunden. Weiterhin ist jede der oberen Federn 6 an einer Position angeordnet, wobei ihre elastische Mitte mit der elastischen Mitte der entsprechenden jeweiligen unteren Feder 5 ausgerichtet ist, um die zweistufige Schraubenfederkonstruktion zu bilden.
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Hier wird durch Auswahl von jeder der Schraubenfedern 5, 6 mit einer freien Länge, die länger als der Außendurchmesser ist, eine Auslenkungsgröße in vertikaler Richtung kleiner ausgewählt. Darüber hinaus passt der viskoelastische Körper 7 zu der kleinen Schwingungsdämpfungsleistung der jeweiligen Schraubenfedern 5, 6, so dass eine ausreichende Schwingungsdämpfungsleistung aufrechterhalten wird, und so dass eine Eigenfrequenz in horizontaler Richtung eine niedrigere Frequenz ist.
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Wenn die Schwingung eines Elektronenmikroskops unter Verwendung der so aufgebauten Schwingungsisolationsvorrichtung 1 zu isolieren ist, wird die Schwingungsisolationsvorrichtung 1 an vier Stellen an einer Befestigung 8 angeordnet, die aus Stahlgliedern hergestellt ist, und ein Linsenlaufteil 9, der teilweise den Schwingungen in dem Elektronenmikroskop unterworfen ist, wird auf diese Schwingungsisolationsvorrichtungen 1 aufgesetzt, wie in 18 gezeigt. Dadurch hat die Oszillation des Linsenlaufteils 9 eine niedrige Frequenz aufgrund der Schwingungsisolationswirkung der jeweiligen Schwingungsisolationsvorrichtungen 1, und eine Schwingung mit einer hohen Frequenz, die mittig von einem Boden G der Befestigung ausgeht, kann verringert werden.
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Zu JP 2000-161 433 A:
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Wenn eine Dummy-Last bzw. Simulationslast statt dem oben erwähnten Linsenlaufteil 9 auf der in 18 gezeigten Befestigung 8 unter Verwendung der oben erwähnten Schwingungsisolationsvorrichtung 1 aufgeladen wird, und wenn die Schwingung beim Boden G und beim Dummy- bzw. Simulationslastteil durch einen Schwingungssensor gemessen werden, ist bekannt, wie in 19 gezeigt, dass eine Resonanz A durch die Befestigung 8 und die innere Struktur der Schwingungsisolationsvorrichtung 1, eine Resonanz B durch die Simulationslast und eine Eigenfrequenz C durch die Schwingungsisolationsvorrichtung 1 erzeugt werden. Diese Schwingungen werden in die Eigenfrequenz bzw. natürliche Schwingung C (ungefähr 6 Hz) durch die Schwingungsisolationsvorrichtung 1 aufgeteilt, die Resonanz B durch einen Bearbeitungsbetriebszustand der Simulationslast selbst, und die Resonanz A wird so angesehen, dass sie durch die Befestigung 8 und die innere Struktur der Schwingungsisolationsvorrichtung 1 verursacht wird.
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Übrigens sollte gemäß einem theoretischen Schwingungsisolationseffekt die Schwingung mit einer höheren Frequenz als ein Verstärkungsbereich (ungefähr um 6 Hz) in der Nachbarschaft der Eigenfrequenz der Schwingungsisolationsvorrichtung 1 verringert werden können. Jedoch sollte es möglich sein, dass die Resonanzen A, B durch den Maschinenbetriebszustand, der durch die Simulationslast, die Befestigung 8 und die innere Struktur der Schwingungsisolationsvorrichtung 1 verursacht wird, gegen Schwingungen isoliert werden können, jedoch tritt tatsächlich ein derartiges Phänomen auf, das diese Frequenzen nicht gegen Schwingungen isoliert werden können.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Punkte gemacht, und ihr Ziel ist, eine Schwingungsisolationsvorrichtung vorzusehen, bei der eine Schwingung einer Frequenz eines Maschinenbetriebszustandes bzw. Bearbeitungsbetriebszustandes, wie durch die innere Struktur der Schwingungsisolationsvorrichtung verursacht, mit einer einfachen Konstruktion verringert wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Schwingungsisolationsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 10_ gelöst. Die Unteransprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungen der Erfindung. Dabei wird eine Schwingungsisolationsvorrichtung erreicht, die eine untere Platte aufweist, weiter eine obere Platte, die horizontal über dieser unteren Platte in einem vorbestimmten Intervall bzw. Abstand angeordnet ist und ein aufgeladenes Objekt trägt, wie beispielsweise eine Struktur, weiter einen viskoelastischen Körper, der die untere Platte und die obere Platte miteinander verbindet, und Druckschraubenfedern, die zwischen der unteren Platte und der oberen Platte in vertikaler Richtung angeordnet sind, wobei die Schraubenfedern in Positionen von einer Vielzahl von Paaren mit einem gleichwinkligen Intervall in der Punktsymmetrie um eine Mittellinie angeordnet sind, wobei sie sich vertikal von der unteren Platte zur oberen Platte erstrecken und durch eine Schraubenfeder mit einer freien Länge gebildet werden, die länger ist als der jeweilige Außendurchmesser, und wobei der viskoelastische Körper achsensymmetrisch mit Bezug zur Mittellinie der oberen Platte und der unteren Platte angeordnet ist und mit Bezug zur Mittellinie geneigt ist, wobei der viskoelastische Körper in einem hohlen Zylinderteil angeordnet ist, der sich in seiner Längsrichtung erstreckt und wobei er ein oberes Ende hat, welches an der unteren Platte oder der oberen Platte befestigt ist, und wobei das untere Ende gegenüberliegend zu einer geneigten Stirnseite einer Aufnahmebefestigung an der Seite der oberen Platte oder der unteren Platte angeordnet ist, und zwar zusammengedrückt/eingestellt in der Längsachsenrichtung durch eine Einstellschraube, die in den hohlen Zylinderteil eingeführt bzw. einschraubt bzw. aus diesem entfernt werden kann, und eine Aufnahmeplatte, die an einer Endstirnseite des unteren Endes befestigt ist, wird durch eine Zugfeder in den hohlen Zylinderteil gezogen und ist darin aufgenommen.
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In der Schwingungsisolationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass die Aufnahmeplatte, die am unteren Ende des viskoelastischen Körpers befestigt ist, der geneigten Stirnseite der entgegengesetzten Aufnahmebefestigung entgegengesetzt ist, wenn ein getragenes Objekt auf die obere Platte geladen wird.
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Bei der Schwingungsisolationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzuziehen, dass die Aufnahmeplatte, die am unteren Ende des viskoelastischen Körpers befestigt ist, durch die Einstellschraube in dem Zustand eingestellt wird, wo das getragene Objekt auf die obere Platte geladen wird und in Kontakt mit der geneigten Stirnseite der gegenüberliegenden Aufnahmebefestigung gebracht wird.
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Bei der Schwingungsisolationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzuziehen, dass die Aufnahmeplatte, die am unteren Ende des viskoelastischen Körpers befestigt ist, von der geneigten Stirnseite der gegenüberliegenden Aufnahmebefestigung in dem Zustand getrennt wird, wo das getragene Objekt nicht auf die obere Platte gelegt wird.
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Bei der Schwingungsisolationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzuziehen, dass eine Platte senkrecht zur geneigten Stirnseite über der Aufnahmebefestigung vorgesehen ist, und zwar entgegengesetzt zur Aufnahmeplatte, die an der Endstirnseite des unteren Endes des viskoelastischen Körpers befestigt ist.
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Bei der Schwingungsisolationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzuziehen, dass die Aufnahmeplatte, die an der Endstirnseite des unteren Endes des viskoelastischen Körpers befestigt ist, schwenkbar durch ein Scharnier am oberen Teil der geneigten Stirnseite der entgegengesetzten Aufnahmebefestigung getragen wird.
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Bei der Schwingungsisolationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzuziehen, dass die Aufnahmeplatte, die am unteren Ende des viskoelastischen Körpers befestigt ist, in Kontakt mit der geneigten Stirnseite der gegenüberliegenden Aufnahmebefestigung gebracht wird, wenn das getragene Objekt auf die obere Platte gelegt wird.
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Bei der Schwingungsisolationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzuziehen, dass die Aufnahmeplatte, die am unteren Ende des viskoelastischen Körpers befestigt ist, in Drehrichtung um das Scharnier in dem Zustand bewegt wird, wenn das getragene Objekt nicht auf die untere Platte gelegt ist, und die untere Seite von der geneigten Stirnseite der gegenüberliegenden Aufnahmebefestigung getrennt ist.
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Bei der Schwingungsisolationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzuziehen, dass der hohle Zylinderteil mit einem Nutenteil versehen ist, um einen Kontakt des viskoelastischen Körpers zu verhindern, wenn die Aufnahmeplatte in Drehrichtung um das Scharnier bewegt wird und der untere Teil schwimmt.
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Gemäß der obigen Konstruktion wird die gesamte Auslenkungsgröße in vertikaler Richtung verringert, da die jeweiligen Schraubenfedern, die sich in der vertikalen Richtung zwischen der unteren Platte und der oberen Platte erstrecken, in einer Vielzahl von Paaren um die Mittellinie herum angeordnet sind und freie Längen haben, die länger sind als der Außendurchmesser. Dadurch wird die Eigenfrequenz einer Drehung unter dem Schwerpunkt des getragenen Objektes (primäre Drehung) kleiner als die Eigenfrequenz der Drehung über dem Schwerpunkt (sekundäre Drehung) und bei der Oszillation in der horizontalen Richtung der oberen Platte und bei dem getragenen Objekt wird die Oszillation unter dem Schwerpunkt eine niedrige Frequenz, und die Auslenkungsgröße in der horizontalen Richtung und nicht in der vertikalen Richtung wird relativ groß. Somit wird die Eigenfrequenz in der horizontalen Richtung gesenkt, was den Schwingungswiderstandseffekt in horizontaler Richtung verbessert.
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Da der viskoelastische Körper achsensymmetrisch mit Bezug zur Mittellinie der oberen Platte und der unteren Platte mit einer Neigung bezüglich der Mittellinie angeordnet wird, kann auch eine Schwingung in vertikaler Richtung durch das Paar von viskoelastischen Körpern aufgenommen werden, die an beiden Seiten der Mittellinie gelegen sind, und Schwingungen in der horizontalen Richtung können auch durch die geneigte Anordnung der viskoelastischen Körper aufgenommen werden. Darüber hinaus kann jeder der viskoelastischen Körper eingesetzt werden, um aus dem hohlen Zylinderteil durch die Einstellschraube heraus bewegt zu werden, und die Schwingungsaufnahmecharakteristiken können eingestellt werden.
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Da die Aufnahmeplatte, die an der Endstirnseite des unteren Endes von jedem der viskoelastischen Körper befestigt ist, durch die Zugfeder gezogen wird und in dem hohlen Zylinderteil aufgenommen ist, ist in diesem Fall das unteren Ende von jedem der viskoelastischen Körper von der geneigten Stirnseite der entgegengesetzten Aufnahmebefestigung getrennt, und zwar sowohl bevor als auch nachdem das getragene Objekt auf die obere Platte geladen wird. Wenn daher ein Belastung des getragenen Objektes wiederholt wird, gäbe es keinen Fall, in dem das untere Ende von jedem der viskoelastischen Körper über die gegenüberliegende geneigte Stirnseite der Aufnahmebefestigung gleitet und verschoben wird oder die Nachbarschaft des unteren Endes des viskoelastischen Körpers wird zerstört, wenn eine Spannung auf die Nachbarschaft des unteren Endes des viskoelastischen Körpers aufgebracht wird, und zwar aufgrund der Anhaftung davon, bevor das getragene Objekt aufgeladen wird.
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Wenn die Aufnahmeplatte, die am unteren Ende des viskoelastischen Körpers montiert ist, der geneigten Stirnseite der gegenüberliegenden Aufnahmebefestigung entgegengesetzt ist, und zwar beim Aufladen des getragenen Objektes auf die oberen Platte, wird das untere Ende des viskoelastischen Körpers in Kontakt mit der ungefähren Nachbarschaft der Mitte gebracht wird, und zwar ohne eine Verschiebung in vertikalen Richtung von der geneigten Stirnseite der entgegengesetzten Aufnahmebefestigung, und zwar durch Einstellung der Einstellschraube in dem entgegengesetzten Zustand, und dies wirkt als der viskoelastische Körper. Insbesondere wenn das untere Ende des viskoelastischen Körpers von der geneigten Stirnseite der gegenüberliegenden Aufnahmebefestigung in dem gegenüberliegenden Zustand getrennt ist, lässt man das untere Ende des viskoelastischen Körpers nicht über die geneigte Oberfläche der entgegengesetzten Aufnahmebefestigung gleiten, und zwar durch Aufladen des getragenen Objektes, da das untere Ende des viskoelastischen Körpers von der geneigten Oberfläche der gegenüberliegenden Aufnahmebefestigung getrennt ist, und zwar vor und nach dem Auflegen des getragenen Objektes auf die obere Platte. Somit wird keine unnötige Spannung auf den viskoelastischen Körper aufgebracht, und eine Zerstörung des viskoelastischen Körpers kann verhindert werden.
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Wenn die Aufnahmeplatte, die am unteren Ende des viskoelastischen Körpers befestigt ist, durch die Einstellschraube eingestellt wird, während das getragene Objekt auf der oberen Platte gelegen ist und in Kontakt mit der geneigten Stirnseite der gegenüber liegenden Aufnahmebefestigung gebracht wird, wird das untere Ende der jeweiligen viskoelastischen Körper durch Einstellung der Schraube eingestellt, während die geneigte Stirnseite durch Beladung des getragenen Objektes entgegengesetzt gerichtet ist und in Längsrichtung ausgedehnt ist, um in Kontakt mit der geneigten Stirnseite der gegenüberliegenden Aufnahmebefestigung zu kommen. Daher werden die jeweiligen viskoelastischen Körper gerade in Längsrichtung ausgedehnt und werden in Kontakt mit der Nachbarschaft der ungefähren Mitte gebracht, und zwar ohne eine vertikale Verschiebung des unteren Endes des viskoelastischen Körpers mit Bezug zur geneigten Stirnseite der Aufnahmebefestigung.
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Wenn die Aufnahmeplatte, die am unteren Ende des viskoelastischen Körpers montiert ist, von der geneigten Stirnseite der gegenüberliegenden Aufnahmebefestigung getrennt ist, während das getragene Objekt nicht auf die obere Platte gesetzt ist, wird keine unnötige Spannung auf das untere Ende des viskoelastischen Körpers aufgebracht, wie in dem Fall, wo das untere Ende des viskoelastischen Körpers an der geneigten Fläche der gegenüber liegenden Aufnahmebefestigung festgelegt ist, und eine Zerstörung des viskoelastischen Körpers kann verhindert werden.
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Wenn die Aufnahmeplatte, die an der Endstirnseite des unteren Endes des viskoelastischen Körpers befestigt ist, schwenkbar durch das Scharnier am oberen Teil der geneigten Stirnseite der gegenüberliegenden Aufnahmebefestigung getragen wird, wird die Aufnahmeplatte drehbar um das Scharnier bewegt, und nicht nur der untere Teil der Aufnahmeplatte wird von der geneigten Stirnseite getrennt, wenn das untere Ende der jeweiligen viskoelastischen Körper von der geneigten Stirnseite der gegenüberliegenden Aufnahmebefestigung getrennt ist, bevor/nachdem das getragene Objekt aufgeladen wird. Auch wenn das untere Ende der jeweiligen viskoelastischen Körper, die durch die Einstellschraube eingestellt worden sind, aus diesem Zustand in Kontakt mit der geneigten Stirnseite der gegenüberliegenden Aufnahmebefestigung gebracht wird, gleitet das untere Ende nicht über die geneigte Stirnseite, und kein unnötiges Auftreten von Spannung oder Deformation tritt in der Nachbarschaft des unteren Endes der jeweiligen viskoelastischen Körper auf, und eine Zerstörung des viskoelastischen Körpers kann verhindert werden.
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Wenn die Aufnahmeplatte, die am unteren Ende des viskoelastischen Körpers befestigt ist, in Kontakt mit der geneigten Stirnseite der gegenüberliegenden Aufnahmebefestigung beim Aufladen des getragenen Objektes auf der oberen Platte gebracht wird, wird das untere Ende der jeweiligen elastischen Körper in Kontakt mit einer vorbestimmten Position in der Nachbarschaft der ungefähren Mitte gebracht, die durch die Drehbewegung der Aufnahmeplatte mit Bezug zur geneigten Stirnseite der gegenüberliegenden Aufnahmebefestigung bestimmt wird und wirkt als der viskoelastischen Körper.
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Wenn die Aufnahmeplatte, die am unteren Ende des viskoelastischen Körpers befestigt wird, in Drehrichtung um das Scharnier bewegt wird, und der untere Teil von der geneigten Stirnseite der gegenüberliegenden Aufnahmebefestigung in dem Zustand getrennt ist, wenn das getragene Objekt nicht auf die obere Platte gelegt ist, wird das untere Ende der jeweiligen viskoelastischen Körper ohne Gleitbewegung auf der geneigten Stirnseite der gegenüberliegenden Aufnahmebefestigung getrennt bzw. abgehoben.
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Wenn der hohle Zylinderteil mit dem Nutenteil versehen ist, um einen Kontakt des viskoelastischen Körpers zu verhindern, wenn die Aufnahmeplatte in Drehrichtung um das Scharnier bewegt wird, und der untere Teil schwimmt, wenn der viskoelastische Körper gebogen wird und durch die Drehbewegung der Aufnahmeplatte verformt wird, kann vermieden werden, dass der viskoelastischen Körper durch die untere Kante des hohlen Zylinderteils zusammengedrückt wird und eng durch den Entweichungsvorgang in den Nutenteil gebogen wird. Daher kann die Spannung, die auf den viskoelastischen Körper aufgebracht wird, verringert werden, und eine Zerstörung des viskoelastischen Körpers kann weiter verhindert werden.
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Auf diese Weise können gemäß der Schwingungsisolationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung Schwingungen in der horizontalen Richtung viel mehr als in der vertikalen Richtung effektiver mit einer einfachen Konstruktion verringert werden, und eine Zerstörung des viskoelastischen Körpers aufgrund der Wiederholung des Aufladens des getragenen Objektes kann auch effektiv verhindert werden.
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Das andere Ziel wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Schwingungsisolationsvorrichtung erreicht, die eine untere Platte aufweist, die fest horizontal angeordnet ist, weiter eine obere Platte, die horizontal über der unteren Platte mit einem vorbestimmten Intervall bzw. Abstand angeordnet ist und ein getragenes Objekt trägt, wie beispielsweise eine Struktur, weiter eine Zwischenplatte, die zwischen der unteren Platte und der oberen Platte horizontal angeordnet ist und mit einem Durchgangsloch in der Mitte versehen ist, einen ersten viskoelastischen Körper, der durch das Durchgangsloch der Zwischenplatte verläuft und die untere Platte und die obere Platte miteinander verbindet, mindestens drei oder mehr erste Druckschraubenfedern, die um den viskoelastischen Körper herum angeordnet sind, so dass sie sich in der vertikalen Richtung zwischen der unteren Platte und der Zwischenplatte erstrecken, und mindestens drei oder mehr zweite Druckschraubenfedern, die sich in der vertikalen Richtung an den gleichen Positionen erstrecken, wie die ersten Druckschraubenfedern, und zwar mit Bezug zur horizontalen Richtung zwischen der Zwischenplatte und der oberen Platte, wobei die entsprechenden ersten und zweiten Druckschraubenfedern in einer Punktsymmetrie oder jeweils in einem Intervall im gleichen Winkel um die Mittellinie des ersten viskoelastischen Körpers angeordnet sind, wobei eine Vielzahl von zweiten viskoelastischen Körpern zwischen der unteren Platte und der Zwischenplatte an Positionen angeordnet ist, die nicht mit den ersten Druckschraubenfedern mit Bezug zur horizontalen Richtung in Gegenwirkung treten, und die sich in vertikaler Richtung erstrecken, um die untere Platte und die Zwischenplatte miteinander zu verbinden.
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In der Schwingungsisolationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind die obigen zweiten viskoelastischen Körper in einem Bereich zwischen den ersten Druckschraubenfedern angeordnet.
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In der Schwingungsisolationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind die obigen zweiten viskoelastischen Körper innerhalb zumindest eines Teils der ersten Druckschraubenfedern angeordnet.
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Bei der Schwingungsisolationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden die obigen zweiten viskoelastischen Körper aus einem Material in einer Glasübergangszone in einem Betriebstemperaturzustand geformt.
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Gemäß dem obigen Aufbau wird die obere Platte durch die ersten und zweiten Druckschraubenfedern getragen, da der zweistufige Aufbau der Schraubenfedern mit Bezug zur unteren Platte und die Oszillation der natürlichen Frequenz bzw. Eigenfrequenz durch den ersten viskoelastischen Körper gedämpft wird. D. h., die Eigenfrequenz der gesamten Schwingungsisolationsvorrichtung ist nicht größer als 10 Hz, sowohl in der vertikalen Richtung als auch in der horizontalen Richtung, und die Oszillation mit dieser Eigenfrequenz wird durch den ersten viskoelastischen Körper gedämpft, der entsprechend einer Federkonstanten der Schraubenfedern in dem zweistufigen Aufbau eingestellt ist.
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Darüber hinaus wird die Zwischenplatte, die zwischen der unteren Platte und der oberen Platte gelegen ist, durch die ersten und zweiten Druckschraubenfedern an den oberen bzw. unteren Teilen getragen, und da diese Druckschraubenfedern eine relativ kleine Dämpfung haben, wird ein Resonanzphänomen der Zwischenplatte leicht als ein Maschinenbetriebszustand erzeugt. Da jedoch die zweiten viskoelastischen Körper zwischen der unteren Platte und der Zwischenplatte vorgesehen sind, wird die Zwischenplatte durch die untere Platte getragen, und das Resonanzphänomen der Zwischenplatte kann durch die zweiten viskoelastischen Körper beschränkt werden. Daher kann der Schwingungsisolationseffekt mit Bezug zur Schwingung durch den Maschinenbetriebszustand verbessert werden. Wenn die zweiten viskoelastischen Körper auch zwischen der Zwischenplatte und der oberen Platte vorgesehen sind, wird übrigens die Eigenfrequenz der gesamten Schwingungsisolationsvorrichtung gesteigert, und der grundlegende Schwingungsisolationseffekt geht verloren.
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Wenn die obigen zweiten viskoelastischen Körper in einem Bereich zwischen den ersten Druckschraubenfedern angeordnet sind, können die zweiten viskoelastischen Körper angeordnet werden, ohne die Anordnung der ersten Druckschraubenfedern zu beeinflussen.
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Wenn die zweiten viskoelastischen Körper innerhalb zumindest eines Teils der ersten Druckschraubenfedern angeordnet sind, können die zweiten viskoelastischen Körper angeordnet werden, ohne die Anordnung der ersten Druckschraubenfedern zu beeinflussen, und ebenfalls, auch wenn ein Freiraum nicht um die ersten Druckschraubenfedern herum sichergestellt werden kann, können die zweiten viskoelastischen Körper leicht angeordnet werden.
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Wenn die obigen zweiten viskoelastischen Körper aus einem Material in einer Glasübergangszone in einem Betriebstemperaturzustand geformt werden, gilt, je höher die Frequenz ist, desto höher wird der Elastizitätsmodul in Längsrichtung, und sie sind relativ flexibel in Übereinstimmung mit den ersten und zweiten Druckschraubenfedern in einem unteren Frequenzbereich und werden relativ hart in einem hohen Frequenzbereich. Dadurch kann eine Schwingung mit einer relativ hohen Frequenz durch den Maschinenbetriebszustand effektiv reduziert werden.
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Auf diese Weise kann gemäß der Schwingungsisolationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung die Schwingung der Frequenz des Maschinenbetriebszustandes, der durch die innere Struktur der Vibrationsisolationsvorrichtung verursacht wird, effektiv reduziert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Seitenansicht, die einen Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels der Schwingungsisolationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist eine schematische Ansicht, die ein Anordnungsbeispiel von Druckschraubenfedern und viskoelastischen Körpern in der Schwingungsisolationsvorrichtung in 1 zeigt;
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3 ist eine schematische Seitenansicht, die ein Anwendungsbeispiel der Schwingungsisolationsvorrichtung in 1 zeigt;
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4 ist eine schematische Ansicht, die einen Starrkörperbetriebszustand zeigt, wenn ein Federkonstantenverhältnis Kh/Kz beim Anwendungsbeispiel in 3 verändert wird;
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5 ist eine schematische Seitenansicht, die einen Zustand zeigt, nachdem die Vorrichtung auf die Schwingungsisolationsvorrichtung in 1 geladen wurde;
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6A und 6B sind schematische Seitenansichten, die Zustände (A) bevor die Vorrichtung aufgeladen wird und (B) nachdem die Vorrichtung aufgeladen ist, zeigen, wenn die unteren Enden der viskoelastischen Körper an den geneigten Stirnseiten der jeweiligen Aufnahmebefestigung in der Schwingungsisolationsvorrichtung in 1 festgelegt sind;
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7A und 7B sind schematische Seitenansichten, die Zustände (A) bevor die Vorrichtung aufgeladen ist, und (B) zeigen, nachdem die Vorrichtung aufgeladen wurde, wenn die unteren Enden der viskoelastischen Körper nicht festgelegt sind, sondern in Kontakt mit den geneigten Stirnseiten der Aufnahmebefestigung in der jeweiligen Schwingungsisolationsvorrichtung in 1 gebracht sind;
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8A bis 8D sind schematische Seitenansichten, die Zustände (A) bevor die Vorrichtung aufgeladen wurde, (B) nachdem die Vorrichtung aufgeladen wurde, (C) nachdem die Vorrichtung weggenommen wurde und (D) zeigen, nachdem die Vorrichtung wieder aufgeladen wurde, wenn die Einstellschraube jeweils in der Schwingungsisolationsvorrichtung in 1 befestigt ist;
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9 ist eine schematische Seitenansicht, die einen Aufbau eines zweiten Ausführungsbeispiels der Schwingungsisolationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10 ist eine schematische Seitenansicht, die den Zustand zeigt, nachdem die Vorrichtung in die Schwingungsisolationsvorrichtung in 9 geladen wurde;
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11 ist eine schematische Seitenansicht, die einen Aufbau eines dritten Ausführungsbeispiels der Schwingungsisolationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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12 ist eine schematische Seitenansicht, die einen Aufbau eines vierten Ausführungsbeispiels der Schwingungsisolationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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13 ist eine schematische Ansicht, die eine Anordnung von unteren Federn, oberen Federn und ersten und zweiten viskoelastischen Körpern in der Schwingungsisolationsvorrichtung in 12 zeigt;
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14 ist eine Tabelle, die eine Frequenzcharakteristik eines Materials eines in Längsrichtung wirkenden Elastizitätsmoduls des zweiten viskoelastischen Körpers in der Schwingungsisolationsvorrichtung in 12 zeigt;
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15 ist eine Kurvendarstellung, die eine Frequenzcharakteristik eines Materials eines Elastizitätsmoduls in Längsrichtung des zweiten viskoelastischen Körpers in der Schwingungsisolationsvorrichtung in 12 zeigt;
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16 ist eine schematische Ansicht, die eine Anordnung von unteren Federn, oberen Federn und ersten und zweiten viskoelastischen Körpern in einem fünften Ausführungsbeispiel der Schwingungsisolationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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17 ist eine schematische Seitenansicht, die einen Aufbau eines Beispiels einer herkömmlichen Schwingungsisolationsvorrichtung zeigt;
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18 ist eine schematische Seitenansicht, die ein Anwendungsbeispiel in der Schwingungsisolationsvorrichtung in 17 zeigt; und
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19 ist eine Kurvendarstellung, die eine Schwingungsübertragungscharakteristik durch die Schwingungsisolationsvorrichtung in 17 und die Schwingungsisolationsvorrichtung in 12 zeigt.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden unten im Detail mit Bezug auf die 1 bis 12 beschrieben. Es sei bemerkt, dass die unten beschriebenen Ausführungsbeispiele bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind, und dass technisch vorzuziehende verschiedene Einschränkungen angewandt werden, jedoch der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf jene Betriebszustände eingeschränkt ist, außer wenn dies in anderer Weise in der folgenden Beschreibung festgelegt ist, um die vorliegende Erfindung einzuschränken.
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[Ausführungsbeispiel 1]
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1 zeigt einen Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels einer Schwingungsisolationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. In 1 weist eine Schwingungsisolationsvorrichtung 10 eine untere Platte 11, eine obere Platte 12, eine Vielzahl von Paaren von Druckschraubenfedern 13, die zwischen der unteren Platte 11 und der oberen Platte 12 angeordnet sind, und viskoelastische Körper 14 auf, die zwischen der unteren Platte 11 und der oberen Platte 12 angeordnet sind.
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Die untere Platte 11 wird durch eine flache Platte gebildet, die beispielsweise horizontal fest angeordnet ist. Die obere Platte 12 wird in ähnlicher Weise durch eine flache Platte gebildet, die beispielsweise horizontal mit einem vorbestimmten Abstand über der unteren Platte 11 angeordnet ist. Darüber hinaus trägt die obere Platte 12 ein getragenes Objekt (beispielsweise ein Elektronenmikroskop) 15, als eine Struktur, die auf ihrer Oberseite aufgeladen ist.
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Die Druckschraubenfedern 13 sind im gleichen Winkel an einem Umfang mit einem vorbestimmten Radius bezüglich der Mittellinie angeordnet, die senkrecht durch die untere Platte 11 und die obere Platte 12 verläuft, um sich in der vertikalen Richtung parallel jeweils zur Mittellinie zu erstrecken, und, wie beispielsweise in 2A gezeigt, wird ein einzelnes Paar von Druckschraubenfedern 13, die einander diagonal gegenüber liegen, von den jeweiligen Druckschraubenfedern 13 weggelassen, und viskoelastische Körper 14 werden stattdessen angeordnet.
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Hier verwenden die jeweiligen Druckschraubenfedern 13 Federn mit einer freien Länge, die größer als der Außendurchmesser der jeweiligen Federn ist, und die diagonal angeordneten Druckschraubenfedern haben die gleiche Federkonstante. D. h., wie beispielsweise in 2A gezeigt, hat ein Paar von Druckschraubenfedern 13A eine vorbestimmte Federkonstante, ein anderes Paar von Druckschraubenfedern 13B hat eine Federkonstante, die anders als jene ist, und noch ein weiteres Paar von Druckschraubenfedern 13C hat die gleiche Federkonstante, wie entweder das Paar von Druckschraubenfedern 13A oder 13B oder eine andere Federkonstante als diese. Hier werden die jeweiligen Druckschraubenfedern 13 so ausgewählt, dass eine Federkonstante Kh in horizontaler Richtung 1/5 bis 1/25 einer Federkonstanten Kz in vertikaler Richtung ist.
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Darüber hinaus sind die obigen jeweiligen Druckschraubenfedern 13 in zwei Stufen aufgebaut. D. h., jede der Druckschraubenfedern 13 ist aus einer unteren Feder 13A bzw. einer oberen Feder 13B aufgebaut, wie in 1 gezeigt, und die untere Feder 13A und die obere Feder 13B sind so angeordnet, dass sie die gleiche Federrate haben.
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Hier ist die elastische Mitte der oberen Feder 13B in der zweistufigen Konstruktion koaxial mit der elastischen Mitte der unteren Feder 13B angeordnet, und bei dem Federaufbau von jeder Stufe ist eine Feder mit einer großen Federkonstanten auf einer Feder mit einer großen Federkonstanten angeordnet.
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Weiterhin ist bei jeder der Druckschraubenfedern 13 das untere Ende der unteren Feder 13A in einem Federaufnahmeloch 11d auf der oberen Stirnseite der unteren Platte 11 durch Anhaftung oder Ähnliches festgelegt, und das obere Ende ist an der unteren Stirnseite der Zwischenplatte 13c durch Anhaftung oder Ähnliches festgelegt, während das untere Ende der oberen Feder 13b an der Zwischenplatte 13c durch Anhaftung oder Ähnliches befestigt ist, und das obere Ende in einem Federaufnahmeloch 12d an der unteren Stirnseite der oberen Platte 12 durch Anhaftung oder Ähnliches festgelegt ist.
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Der obere viskoelastischen Körper 14 besteht aus einem Paar von viskoelastischen Körpern 21, und jeder der viskoelastischen Körper 21 besteht aus einem Material mit einer Viskoelastizität, wie beispielsweise einem thermoplastischen Harz oder einem thermisch aushärtenden Harz, und zwar geformt zur Kegelform, um nach oben hin in der Figur dünner zu werden. Jeder der viskoelastischen Körper 21 ist mit einer Neigung nach außen in der entgegen gesetzten Richtung zueinander durch vorbestimmte aufwärts gerichtete Winkel 1 bzw. 2 angeordnet. Übrigens können in diesem Fall die obigen vorbestimmten Winkel 1, 2 von jedem der viskoelastischen Körper 21 die gleichen sein oder voneinander unterschiedlich sein.
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In jedem der viskoelastischen Körpers 21 ist sein unteres Ende gegenüberliegend zu den geneigten Stirnseiten 22a, 22b einer Aufnahmebefestigung 22 angeordnet, die sich nach oben von der Mitte der unteren Platte 11 erstreckt, und das obere Ende ist in hohle Zylinderteile 23a, 23b eingeführt, die diagonal mit Bezug zur unteren Stirnseite der oberen Platte 22 getragen werden, so dass sie in der Längsrichtung durch Einstellschrauben 24a, 24b zusammengedrückt werden. Im Übrigen können in diesem Fall die geneigten Bereiche der geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 voneinander abweichen. Dadurch kann durch Anordnung von jedem der viskoelastischen Körper 21 entlang der Richtung einer Drehbewegung der primären Drehung und der sekundären Drehung der Einrichtung 15 ein größeres Ausmaß an Dämpfung erhalten werden, und ein Resonanzphänomen kann eingeschränkt werden.
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Hier sind die jeweiligen viskoelastischen Körper 21 in Freiräumen angeordnet, wo weggelassene Druckschraubenfedern vorhanden gewesen sein sollten, nachdem ein Paar von diagonal angeordneten Druckschraubenfedern von den ringförmig angeordneten vier Paaren von Druckschraubenfedern 13 weggelassen wurden, wie in 2A gezeigt. Im Übrigen können die Druckschraubenfedern 23 in zwei Reihen Seite an Seite angeordnet sein, wobei dazwischen die jeweiligen viskoelastischen Körper 21 angeordnet sind, wie in 2B gezeigt.
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Dann werden bei einem tatsächlichen Anwendungsbeispiel, vorzugsweise wie in 3 gezeigt, die vier Schwingungsisolationsvorrichtungen 10 an vier Ecken der unteren Stirnseite der Einrichtung 15 angeordnet, deren Schwingung eliminiert werden soll, so dass die jeweiligen viskoelastischen Körper 21 zur Schwerpunktsposition G in der Nachbarschaft der Mitte der Einrichtung 15 orientiert sind. Dadurch wird die Oszillation der primären Drehung, die auf die Einrichtung 15 in horizontaler Richtung wirkt, effektiv durch die viskoelastischen Körper 21 mit Bezug zur Schwerpunktsposition G eingeschränkt, und eine Oszillation in der X-Richtung und in der Y-Richtung wird eingeschränkt.
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Wenn die Neigung der inneren viskoelastischen Körper 21 in jeder der Schwingungsisolationsvorrichtungen 10 so ausgewählt ist, dass sie zur Tangentenrichtung ungefähr senkrecht zur Mitte der primären Drehung passt, und wenn die Neigung der äußeren viskoelastischen Körper 21 in jeder der Schwingungsisolationsvorrichtungen 10 so ausgewählt ist, dass sie zu der Tangentenrichtung ungefähr senkrecht zur Mitte der jeweiligen sekundären Drehung passt, wie in 4 gezeigt, können in diesem Fall Oszillationen durch die primäre Drehung und die sekundäre Drehung effektiver durch die jeweiligen entsprechenden viskoelastischen Körper 21 gedämpft werden. Da die Eigenfrequenz der sekundären Drehung höher ist als jene der primären Drehung, kann daher ein stärkerer Dämpfungseffekt unter Verwendung des viskoelastischen Körpers 21 mit einer größeren Dämpfungskraft erreicht werden.
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Hier hat der viskoelastischen Körper 21 eine starke Dämpfungskraft in der Richtung senkrecht zur Längsrichtung, hat jedoch keine starke Dämpfungskraft in der Längsrichtung. Dadurch kann der Schwingungswiderstandseffekt in der Richtung senkrecht zur Längsrichtung gesteuert werden. Daher kann eine Schwingungsisolationsvorrichtung mit einer geeigneten Dämpfungskraft vorgesehen werden, wenn die Schwingung in der vertikalen Richtung einer hohen Frequenz groß ist, und zwar augrund der elektromechanischen Einrichtung mit Bezug beispielsweise zur Schwingung eines Reinraums oder Ähnlichem. D. h., wenn der viskoelastischen Körper vertikal angeordnet wurde, könnte keine große horizontale Dämpfungskraft erreicht werden, da eine horizontale Dämpfungskraft durch Komprimieren des viskoelastischen Körpers mit einer Einstellschraube oder durch Veränderung einer effektiven Länge in der Längsrichtung eingestellt wurde, um eine horizontale Dämpfungskraft zu erreichen, und weiterhin wurde die Dämpfungskraft in der vertikalen Richtung auch einhergehend mit der Einstellung der Dämpfungskraft in der horizontalen Richtung verändert. Andererseits kann gemäß der Schwingungsisolationsvorrichtung 10 dieses Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung eine starke Dämpfungskraft in der horizontalen Richtung erreicht werden, ohne stark die Dämpfungskraft in der vertikalen Richtung zu steigern, da der viskoelastische Körper 21 mit einer Neigung angeordnet ist, und eine Dämpfungskraft durch die Biegeverformung des viskoelastischen Körpers 21 mit Bezug zur vertikalen Richtung erreicht werden kann.
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Hier ist das untere Ende von jedem der viskoelastischen Körper 21 nicht an den geneigten Stirnseiten 22a, 22b der jeweiligen Aufnahmebefestigung 22 durch Anhaftung oder Ähnliches festgelegt, sondern die Aufnahmeplatten 21a, 21b sind festgelegt. Und mit Bezug zu diesen Aufnahmeplatten 21a, 21b werden die Einstellschrauben 24a, 24b entfernt, bevor die Einrichtung 15 auf die Schwingungsisolationsvorrichtung 10 geladen wird, und sie werden, wie in 1 gezeigt, durch Zugfedern 25a, 25b gezogen und in den hohlen Zylinderteilen 23a, 23b aufgenommen.
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Darüber hinaus sind die geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 mit jeweiligen Verschiebungsverhinderungsgliedern 22c, 22d an ihren oberen Teilen versehen. Dadurch wird das untere Ende des viskoelastischen Körpers 21 nicht gegenüber den geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 verschoben, wenn das untere Ende des viskoelastischen Körpers 21 nach oben in Kontakt mit den geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 verschoben wird.
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Die Schwingungsisolationsvorrichtung 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist wie oben aufgebaut, und im Fall der Schwingungsisolation für die Einrichtung 15, wie beispielsweise für ein Elektronenmikroskop, ist die Einrichtung 15 an der oberen Stirnseite der oberen Platte 12 festgelegt/gehalten, wie in 4 gezeigt. Wenn die untere Platte 11 in Schwingung versetzt wird, wird dadurch die Schwingung der unteren Platte 11 durch jede der Druckschraubenfedern 13 aufgenommen, und die Schwingung der oberen Platte 12 und der Einrichtung 15 kann eingeschränkt werden.
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In diesem Fall ist bei jedem der viskoelastischen Körper 21 des viskoelastischen Körpers 14 das untere Ende nicht an den geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 durch Anhaftung oder Ähnliches festgelegt, und darüber hinaus werden sie durch die Zugfedern 25a, 25b in die hohlen Zylinderteile 23a, 23b gezogen und darin aufgenommen. Wenn daher die jeweiligen Druckschraubenfedern 13 keine Last der Einrichtung 15 aufnehmen, bevor die Einrichtung 15 aufgeladen wird, wie in 1 gezeigt, schwimmen die unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 von den geneigten Stirnseiten 22a, 22b der jeweiligen gegenüberliegenden Aufnahmebefestigung 22. Wenn andererseits die Einrichtung 15 aufgeladen ist, werden die jeweiligen Druckschraubenfedern 13 durch die Last der Einrichtung 15 zusammengedrückt, und wie in 5 gezeigt, werden die unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 gegenüberliegend zu den geneigten Stirnseiten 22a, 22b der gegenüberliegenden Aufnahmebefestigung 22 positioniert.
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Dann werden die Einstellschrauben 24a, 24b in diesem Zustand befestigt. Durch Einstellung werden die unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 in Kontakt mit den entsprechenden geneigten Stirnseiten 22a, 22b der jeweiligen Aufnahmebefestigung 22 gebracht und wirken als die viskoelastischen Körper. Zu diesem Zeitpunkt, vor und nach der Beladung mit der Einrichtung 15, wird die Höhenposition der unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 gegen die geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 durch das Ausdehnen/Zusammenziehen der jeweiligen Druckschraubenfedern 13 verändert. Jedoch auch wenn die Einrichtung 15 entfernt wird und die unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 entlang den entsprechenden geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 in den Zustand gleiten, wo die unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 in Kontakt mit den entsprechenden geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 sind, werden die unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 nicht nach oben von den entsprechenden geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 verschoben, da Verschiebungsverhinderungsglieder 22c, 22d an den oberen Enden der geneigten Stirnseiten 22a, 22b vorgesehen sind.
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Andererseits, wie in 6 gezeigt, sind die jeweiligen viskoelastischen Körper 21 gerade auf den Mittelachsen der hohlen Zylinderteile 23a, 23b, wenn die Vorrichtung aufgeladen ist, wie in 6B gezeigt, wenn die unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21, wenn die Vorrichtung aufgeladen ist, an den Positionen gegenüberliegend zu den entsprechenden geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 durch Anhaftung oder Ähnliches festgelegt sind, jedoch konzentriert sich eine Spannung vor dem Aufladen der Vorrichtung auf den Seitenstirnseiten in der Nachbarschaft der unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21, wie in 6A gezeigt, und die viskoelastischen Körper 21 könnten in manchen Fällen zerstört werden.
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Ebenfalls, wie in 7 gezeigt, wenn die unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 nicht durch Anhaftung oder Ähnliches festgelegt sind sondern in Kontakt mit den entsprechenden geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 sind, sind die jeweiligen viskoelastischen Körper 21 gerade auf den Mittelachsen der hohlen Zylinderteile 23a, 23b, wenn die Vorrichtung aufgeladen ist, wie in 7A gezeigt, jedoch sind die unteren Enden in Kontakt mit dem oberen Teil der entsprechenden geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22.
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Wie in 7B gezeigt, tendieren dann nach dem Aufladen der Vorrichtung, wenn die unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 sich nach unten entlang den entsprechenden geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 bewegen sollen, die Kontaktstirnseiten entsprechend den geneigten Stirnseiten 22a, 22b, aufgrund einer Reibungskraft fest zu bleiben. Dadurch wird die Nachbarschaft des unteren Endes verformt, wie bei dem viskoelastischen Körper 21, der rechts in 7B gezeigt ist, und wenn das Aufladen der Vorrichtung wiederholt wird, werden die unteren Enden der viskoelastischen Körper 21 allmählich nach oben mit Bezug zu den entsprechenden geneigten Stirnseiten 22a, 22b der jeweiligen Aufnahmebefestigung 22 verschoben, und wie bei dem viskoelastischen Körper 21, der links in 7B gezeigt ist, könnte das untere Ende von den geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 entfernt werden.
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Wie in 8 gezeigt, schwimmen darüber hinaus die unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 auf den jeweiligen geneigten Stirnseiten 22a, 22b der gegenüberliegenden Aufnahmebefestigung 22, wenn die jeweiligen viskoelastischen Körper 21 durch die Zugfedern 25a, 25b mit den daran angebrachten Einstellschrauben 24a, 24b gezogen werden und in den hohlen Zylinderteilen 23a, 23b aufgenommen sind, wenn die jeweiligen Druckschraubenfedern 13 nicht die Last der Einrichtung 15 aufnehmen, wie in 8A gezeigt, wie es der Fall bei der Schwingungsisolationsvorrichtung 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vor dem Aufladen der Vorrichtung ist.
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Wenn andererseits die Einrichtung 15 aufgeladen ist, werden die unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 in Kontakt mit den geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 in der Mitte der Abwärtsbewegung der oberen Platte 12 gebracht, da die jeweiligen viskoelastischen Körper 21 durch Einstellschrauben 24a, 24b in Richtung des unteren Endes gedrückt werden, wie in 8B gezeigt, wodurch die Nachbarschaft der unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 geringförmig verformt wird. Dann, wenn die Einrichtung 15 danach entfernt wird, werden die jeweiligen viskoelastischen Körper 21 von den entsprechenden geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 im verformten Zustand getrennt, wie in 8C gezeigt. Wie im Fall der 7 wird daher die Nachbarschaft des unteren Endes verformt, wie bei dem viskoelastischen Körper 21, der rechts in 8D gezeigt ist, und wenn das Aufladen der Vorrichtung wiederholt wird, wird das untere Ende des viskoelastischen Körpers 21 allmählich nach oben mit Bezug zu den entsprechenden geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 verschoben, und das untere Ende könnte von den geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 weggenommen werden, wie der viskoelastische Körper 21, der links in 8D gezeigt ist.
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Gemäß der Schwingungsisolationsvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung werden andererseits die unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 nicht von den entsprechenden geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 entfernt, da die unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 nicht vertikal in Kontakt mit den entsprechenden geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 durch das Aufladen der Einrichtung 15 bewegt werden, auch wenn das Aufladen der Einrichtung wiederholt wird. Auch wenn das Aufladen der Einrichtung 15 in den Zustand wiederholt wird, wo die jeweiligen viskoelastischen Körper 21 in der Richtung des unteren Endes durch die Einstellschrauben 24a, 24b gedrückt werden, werden die jeweiligen viskoelastischen Körper 21 auch nicht nach oben entfernt, da die Verschiebungsverhinderungsplatten 22c, 22d an den oberen Enden der geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 vorgesehen sind, denen die unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 entsprechen.
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[Ausführungsbeispiel 2]
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9 zeigt eine Konstruktion eines zweiten Ausführungsbeispiels der Schwingungsisolationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. In 9 hat eine Schwingungsisolationsvorrichtung 20 im Wesentlichen die gleiche Konstruktion wie jene der Schwingungsisolationsvorrichtung 10, wie in 1 gezeigt, und die gleichen Bezugszeichen sind an den gleichen Komponenten angebracht und deren Beschreibung wird weggelassen. Die obige Schwingungsisolationsvorrichtung 20 hat nur in den folgenden Punkten eine andere Konstruktion als die Schwingungsisolationsvorrichtung 10, die in 1 gezeigt ist. D. h., bei der obigen Schwingungsisolationsvorrichtung 20 sind die Aufnahmeplatten 21a, 21b, die an den unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 befestigt sind, die den viskoelastischen Körper 14 bilden, schwenkbar durch Scharniere 26a, 26b in der Nachbarschaft der oberen Enden der entsprechenden geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 an den Seitenkanten der jeweiligen oberen Teile aufgehängt.
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Wenn die unteren Enden der oberen jeweiligen viskoelastischen Körper 21 durch die Zugfedern 25a, 25b in die hohlen Zylinderteile 23a, 23b gezogen werden und darin aufgenommen werden, schwimmen dadurch die unteren Teile der unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 von den Oberflächen der geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 an ihrem unteren Teil, wie in 9 gezeigt, vor dem Aufladen der Vorrichtung, da die unteren Enden dieser viskoelastischen Körper 21 schwenkbar von den Scharnieren 26a, 26b am oberen Teil mit Bezug zu den geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 getragen werden.
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Gemäß der so aufgebauten Schwingungsisolationsvorrichtung 20 wirkt diese ähnlich wie die in 1 gezeigte Schwingungsisolationsvorrichtung 10, um effektiv die horizontale Oszillation einzuschränken, und sie dämpft auch die vertikale Oszillation durch eine Dämpfungswirkung des viskoelastischen Körpers 24, und die horizontale Oszillation kann weiter effektiv eingeschränkt werden.
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Hier werden bei den jeweiligen viskoelastischen Körpern 21 des obigen viskoelastischen Körpers 14 die Aufnahmeplatten 21a, 21b, die am unteren Ende befestigt sind, wie in 9 gezeigt, schwenkbar durch die Scharniere 26a, 26b an den oberen Kanten in der Nachbarschaft der oberen Enden der geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 getragen, bevor die Vorrichtung aufgeladen wird, und die unteren Enden schwimmen auf den geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22. Somit kann die Spannungskonzentration auf den unteren Teilen der unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 erleichtert werden, und eine Zerstörung aufgrund von Spannungen der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 kann verhindert werden. Da die Einstellschrauben 24a, 24b an den oberen Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 befestigt gehalten werden, wird auch ein Vorgang der Befestigung/Entfernung der Einstellschrauben 24a, 24b vor und nach dem Aufladen der Vorrichtung nicht mehr benötigt.
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Wenn die Einrichtung 15 aufgeladen wird, werden dann die jeweiligen Druckschraubenfedern 13 durch die Last der Einrichtung 15 zusammengedrückt, und wie in 10 gezeigt, werden die unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 näher an die geneigten Stirnseiten 22a, 22b der gegenüberliegenden Aufnahmebefestigung 22 gebracht. Wenn die Aufnahmeplatten 21a, 21b in Drehrichtung um die Scharniere 26a, 26b bewegt werden, werden die unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 zu diesem Zeitpunkt entgegengesetzt bewegt und in Kontakt mit den geneigten Stirnseiten 22a, 22b der gegenüberliegenden Aufnahmebefestigung 22 gebracht und wirken als der viskoelastischen Körper.
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In diesem Fall werden die unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 vor und nach dem Aufladen der Einrichtung 15 näher an die geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 gebracht, sie werden in Kontakt damit gebracht oder werden davon getrennt, und zwar durch das Ausdehnen/Zusammenziehen der jeweiligen Druckschraubenfedern 13, wenn jedoch die Einrichtung 15 entfernt wird, während die unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 in Kontakt mit den entsprechenden geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 sind, gleiten die Aufnahmeplatten 21a, 21b, die an den unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 befestigt sind, nicht über die entsprechenden geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22, sondern werden drehend um die Scharniere 26a, 26b bewegt. Daher gleiten die unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 nicht entlang den geneigten Stirnseiten 22a, 22b der obigen Aufnahmebefestigung 22, und somit werden die unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 nicht von den geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 weggenommen, auch wenn die Einrichtung 15 wieder aufgeladen wird. Sie sind so angeordnet, dass sie nicht nach oben weggenommen werden, auch wenn eine Platte senkrecht zur geneigten Stirnseite einer Aufnahmeplatte über den Aufnahmeplatten 21a, 21b vorgesehen ist, die an den unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 befestigt sind, und das untere Ende des viskoelastischen Körpers wird an der Aufnahmeplatte durch Anhaftung oder Ähnliches befestigt.
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[Ausführungsbeispiel 3]
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11 zeigt einen Aufbau eines dritten Ausführungsbeispiels der Schwingungsisolationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. In 13 hat eine Schwingungsisolationsvorrichtung 30 den gleichen Aufbau wie jenen der Schwingungsisolationsvorrichtung 20, die in 9 gezeigt ist, wobei die gleichen Bezugszeichen an den gleichen Komponenten angebracht sind, und wobei deren Beschreibung weggelassen wird. Die obige Schwingungsisolationsvorrichtung 30 hat einen anderen Aufbau als die in 9 gezeigte Schwingungsisolationsvorrichtung 20, und zwar dahingehend, dass Nutenteile 23c, 23d an den Seitenwänden der unteren Teile der hohlen zylindrischen Teile 23a, 23b vorgesehen sind.
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Unter Berücksichtigung der obigen jeweiligen Nutenteile 23c, 23d werden längere Teile bezüglich der Längsrichtung der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 verformt, wenn die Aufnahmeplatten 21a, 21b, die an den unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 befestigt sind, drehend durch die Scharniere 26a, 26b bewegt werden.
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Gemäß der so aufgebauten Schwingungsisolationsvorrichtung 30 wirkt diese ähnlich der Schwingungsisolationsvorrichtung 20, die in 9 gezeigt ist, und ebenfalls werden die jeweiligen viskoelastischen Körper 21 durch die Zugfedern 25a, 25b in die hohlen Zylinderteile 23a, 23b gezogen und sind darin in dem Zustand aufgenommen, wo die jeweiligen Druckschraubenfedern 13 vor dem Aufladen der Vorrichtung ausgefahren sind, da die Aufnahmeplatten 21a, 21b, die an den unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 befestigt sind, schwenkbar von den Scharnieren 26a, 26b in der Nachbarschaft der oberen Kanten der geneigten Stirnseiten 22a, 22b der Aufnahmebefestigung 22 getragen werden. Wenn die unteren Teile der Aufnahmeplatten 21a, 21b schwimmen, und zwar aufgrund des Vorsehens der Nutenteile 23c, 23d an den jeweiligen hohlen Zylinderteilen 23a, 23b, stehen die jeweiligen viskoelastischen Körper 21 aus den hohlen Zylinderteilen 23a, 23b von den Teilen der obigen Nutenteile 23c, 23d vor. Da die Verformung der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 in den Teilen länger in axialer Richtung erzeugt wird, wird daher die Spannung, die auf die jeweiligen viskoelastischen Körper 21 wirkt, verringert, und der Kontaktdruck auf den hohlen zylindrischen Teilen 23a, 23b der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 wird verringert, wodurch eine Zerstörung der jeweiligen viskoelastischen Körper 21 verringert werden kann.
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Auf diese Weise wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Schwingungswiderstandseffekt in horizontaler Richtung verbessert, und darüber hinaus kann die Schwingung in der horizontalen Richtung durch die geneigte Anordnung der viskoelastischen Körper absorbiert werden, da die Eigenfrequenz in der horizontalen Richtung durch eine relative Verringerung der Auslenkungsgröße in der horizontalen Richtung unter Verwendung der Druckschraubenfedern mit einer kleinen Auslenkungsgröße in vertikaler Richtung verringert wird. Da die Kontaktpositionen der unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper mit Bezug zu den geneigten Stirnseiten der Aufnahmebefestigung nicht vor und nach dem Aufladen der Vorrichtung verschoben werden, bewirkt darüber hinaus eine Wiederholung des Aufladens der Vorrichtung nicht, dass die unteren Enden der jeweiligen viskoelastischen Körper von den geneigten Stirnseiten der Aufnahmebefestigung entfernt werden, und auch nicht, dass die jeweiligen viskoelastischen Körper zerstört werden.
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Weiterhin werden andere bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unten im Detail mit Bezug auf die 12 bis 16 beschrieben. Übrigens sind die unten beschriebenen Ausführungsbeispiele bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, und technisch vorzuziehende verschiedene Einschränkungen werden angewandt, jedoch wird der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Betriebszustände bzw. Beispiele eingeschränkt, außer wenn dies anders in der folgenden Beschreibung zur Einschränkung der vorliegenden Erfindung speziell dargelegt wird.
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[Ausführungsbeispiel 4]
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12 und 13 zeigen einen Aufbau eines vierten Ausführungsbeispiels der Schwingungsisolationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. In den 12 und 13 weist eine Schwingungsisolationsvorrichtung 40 eine untere Platte 11, eine obere Platte 12, eine Zwischenplatte 43, die zwischen der unteren Platte 11 und der oberen Platte 12 angeordnet ist, sechs erste Druckschraubenfedern (untere Federn) 44 und zweite Druckschraubenfedern (obere Federn) 45 auf, die zwischen der unteren Platte 11 und der Zwischenplatte 43 bzw. zwischen der Zwischenplatte 43 und der oberen Platte 12 angeordnet sind, weiter einen ersten viskoelastischen Körper 46, der die untere Platte 11 und die obere Platte 12 miteinander durch ein Durchgangsloch 43a in der Mitte der Zwischenplatte 43 verbindet, und weiter ein Paar von zweiten viskoelastischen Körpern 47, die die untere Platte 11 und die Zwischenplatte 43 miteinander verbinden.
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Die untere Platte 11 besteht aus einer flachen Platte, die beispielsweise fest angeordnet ist. Die obere Platte 12 besteht in ähnlicher Weise aus einer flachen Platte, und ist beispielsweise horizontal über der unteren Platte 11 in einem vorbestimmten Abstand angeordnet. Darüber hinaus trägt die obere Platte 12 ein getragenes Objekt (beispielsweise ein Elektronenmikroskop), wie beispielsweise eine Struktur, die auf ihrer oberen Stirnseite aufgeladen ist.
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Die unteren Federn 44 und die oberen Federn 45 sind an ihrem Umfang in einem vorbestimmten Radius mit Bezug zu einer Mittellinie 0 angeordnet, die vertikal durch die untere Platte 11 und die obere Platte 12 verläuft, so dass sie sich in einer vertikalen Richtung parallel zur Mittellinie 0 erstrecken, und zwar jeweils an Positionen in Punktsymmetrie, wie in 13 gezeigt. Insbesondere in dem veranschaulichten Fall sind die unteren Federn 44 und die oberen Federn 45 an sechs Positionen unter diesen mit einem gleichmäßigen Intervall von 45° mit Bezug zur Mittellinie 0 angeordnet, und zwar außer den rechten und linken Position einander gegenüber liegend.
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Was die unteren Federn 44 und die oberen Federn 45 betrifft, ist hier die elastische Mitte von jeder der oberen Federn 45 koaxial mit der elastischen Mitte der unteren Federn 44 angeordnet, um eine zweistufige Konstruktion zu bilden.
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Hier verwendet jede der unteren Federn 44 und der oberen Federn 45 eine Feder mit einer freien Länge, die größer ist, als der Außendurchmesser von jeder der Federn.
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Es sei bemerkt, dass die jeweiligen unteren Federn 44 und oberen Federn 45 an ihren unteren Enden und ihren oberen Enden an der unteren Platte 11 und an der Zwischenplatte 43 genauso wie an der Zwischenplatte 43 bzw. der oberen Platte 12 festgelegt sind. Hier wird die Befestigung der jeweiligen unteren Federn 44 und der oberen Federn 45 an den unteren Enden und den oberen Enden der entsprechenden unteren Platte 11, der Zwischenplatte 43 oder der Zwischenplatte 43 und der oberen Platte 12 erreicht durch Ausbildung von Passnuten oder Kappen, die zum Außendurchmesser der Feder passen, und zwar an den Befestigungspositionen der jeweiligen Druckschraubenfedern 43 an der unteren Platte 11 oder der oberen Platte 12, weiter durch Einführen des unteren Endes oder des oberen Endes der unteren Feder 44 und der oberen Feder 45 in die Passnut oder auf die Kappe, und durch festes Halten dieser beiden durch Anhaftung oder Ähnliches.
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Der obige erste viskoelastische Körper 46 ist aus einem Material geformt, welches eine Viskoelastizität hat, wie beispielsweise ein thermoplastisches Harz oder ein thermisch aushärtendes Harz, und in dem veranschaulichten Fall ist es in einer langgestreckten Zylinderform ausgebildet. Weiterhin wird der erste viskoelastische Körper durch das Durchgangsloch 43a in der Mitte der Zwischenplatte 43 eingeführt, und das untere Ende ist an der Mitte der oberen Stirnseite der unteren Platte 11 festgelegt bzw. das obere Ende an der Mitte der unteren Stirnseite der oberen Platte 12, und zwar durch Anhaftung oder Ähnliches.
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Für den obigen zweiten viskoelastischen Körper 47 wird ein Material in der Glasübergangszone in dem Betriebstemperaturzustand eines Elektronenmikroskops oder Ähnlichem ausgewählt. Dadurch hat der zweite viskoelastische Körper 47 eine Tendenz, wie in einer Tabelle in 14 und in einer Kurvendarstellung in 15 gezeigt, so dass der Elastizitätsmodul in Längsrichtung, d. h. der aufnehmende Elastizitätsmodul X und der Verlustelastizitätsmodul Y höher werden, wenn die Frequenz höher wird, und weiterhin hat er eine Charakteristik, so dass er in zuverlässiger Weise in einem niedrigen Frequenzbereich flexibel ist und relativ hart in einem hohen Frequenzbereich ist. Und der zweite viskoelastische Körper 47 ist an seinem unteren Ende und an seinem oberen Ende an der oberen Stirnseite der unteren Platte 11 bzw. der unteren Stirnseite der Zwischenplatte 43 festgelegt, und zwar durch Anhaftung oder Ähnliches, und zwar an Winkelpositionen, wo die unteren Federn 44 nicht zwischen der unteren Platte 11 und der Zwischenplatte 43 angeordnet sind.
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Die Schwingungsisolationsvorrichtung 40 von diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist aufgebaut wie oben, und wenn die Schwingungsisolation einer Einrichtung 48, wie beispielsweise eines Elektronenmikroskops, auszuführen ist, wird beispielsweise die Einrichtung 48 fest auf der oberen Stirnseite der unteren Platte 12 gehalten. Dadurch ist bei den jeweiligen unteren Schraubenfedern 44 und den oberen Schraubenfedern 45, die in zwei Stufen zwischen der unteren Platte 11 und der oberen Platte 12 aufgebaut sind, ihre Eigenfrequenz in der horizontalen Richtung in einer niedrigeren Frequenz eingestellt als in vertikaler Richtung, und wenn die untere Platte 11 in Schwingung versetzt wird, kann die Schwingung der oberen Platte 12 und der Einrichtung 48 in der horizontalen Richtung effektiv eingeschränkt werden, und die Oszillation in der vertikalen Richtung wird durch die Dämpfungswirkung des viskoelastischen Körpers 46 gedämpft.
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Darüber hinaus kann die Resonanz in dem relativ hohen Frequenzbereich, der in der Zwischenplatte 43 erzeugt wird, durch die Dämpfungswirkung des zweiten viskoelastischen Körpers 47 eingeschränkt werden. Daher kann die Resonanz durch den Maschinenbetriebszustand, der von der Last, der Befestigung und der inneren Struktur der Schwingungsisolationsvorrichtung verursacht wird, effektiv eingeschränkt werden.
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Der Schwingungsisolationseffekt der Schwingungsisolationsvorrichtung 40 durch eine Dummy-Last bzw. Simulationslast wird unten berechnet. Es sei angenommen, dass Kc1 eine Federkonstante (kg/mm) der unteren Feder 44 ist, dass Kc2 eine Federkonstante (kg/mm) der oberen Feder 45 ist, dass Km1 eine Speicherfederkonstante (kg/mm) des ersten viskoelastischen Körpers 46 ist, und dass Km2 eine Speicherfederkonstante (kg/mm) des zweiten viskoelastischen Körpers 47 ist, dass eine Federkonstante K der gesamten Schwingungsisolationsvorrichtung 40 dargestellt wird durch:
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[Gleichung 1]
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K = (Kc1 + Km2) × Kc2 / (Kc1 + Km2 + Kc2) + Km1 (kg/mm) (1)
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Hier wird ähnlich wie in dem in 18 gezeigten Fall eine Simulationslast mit einem Gewicht M (= 1080 kg) von vier Schwingungsisolationsvorrichtungen 40 mit der gleichen Federkonstante K getragen und durch Messung der Schwingungsübertragungsraten des Bodens G und der Simulationslast werden der Fall mit dem zweiten viskoelastischen Körper 47 und der Fall ohne diesen zum Vergleich gemessen. Wenn der zweite viskoelastische Körper 47 vorhanden ist, verschwindet hier, wie durch die gestrichelte Linie in 19 der Resonanz A des Maschinenbetriebszustandes gezeigt, durch die Befestigung 8 und die innere Struktur der Schwingungsisolationsvorrichtung 40 die Resonanz in der Frequenz von 150 bis 170 Hz nahezu, und es ist bekannt, dass die Resonanz A stark durch den zweiten viskoelastischen Körper 47 zurückgehalten wird. Mit Bezug zur Resonanz B wurden auch durch die Simulationslast ein Paar von Resonanzspitzen verringert, und der Schwingungsisolationseffekt durch den zweiten viskoelastischen Körper 47 wurde bestätigt bzw. vergrößert.
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In diesem Fall, unter der Annahme, dass Kc1 = 169,6 (kg/mm), Kc2 = 124,0 (kg/mm), Km1 = 88,0 (kg/mm) und Km2 = 344,8 (kg/mm) sind, ist die Federkonstante K der Schwingungsisolationsvorrichtung 40, wenn der zweite viskoelastische Körper 47 vorhanden ist, K = 189,9 (kg/mm) und zwar aus der obigen Gleichung (1), während wenn der zweite viskoelastische Körper 47 nicht vorhanden ist, die Federkonstante Ko gleich Ko = 159,6 (kg/mm). Auch kann die Eigenfrequenz fo (Hz), die die grundlegende Leistung der Schwingungsisolationsvorrichtung 40 darstellt, unter der Annahme, dass g die Erdbeschleunigung (= 9,8 m/s2) ist, wie folgt erhalten werden:
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[Gleichung 2]
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fo = 1 / 2π × √(K × 1000 × g/M) (Hz) (2)
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Das heißt, aus der Gleichung (2) gilt, die Eigenfrequenz fo der Schwingungsisolationsvorrichtung ist fo = 6,5 (Hz), wenn der zweite viskoelastische Körper 47 vorhanden ist, während die Eigenfrequenz fo der Schwingungsisolationsvorrichtung fo = 6,1 (Hz) ist, wenn der zweite viskoelastische Körper 47 nicht existiert. Somit ist bekannt, dass die Eigenfrequenz fo kaum durch das Vorhandensein/Nicht-Vorhandensein des zweiten viskoelastischen Körpers 47 verändert wird, sondern im Wesentlichen die gleiche Schwingungsisolationscharakteristik erreicht werden kann.
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Auf diese Weise kann gemäß der Schwingungsisolationsvorrichtung 40 von diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Schwingung im hohen Frequenzbereich eingeschränkt werden durch Vorsehen des zweiten viskoelastischen Körpers 47 mit wenig Veränderungen bei der Eigenfrequenz, d. h., ohne den Schwingungsisolationseffekt zu verlieren. Daher kann die Resonanz durch den Maschinenbetriebszustand der inneren Struktur der Schwingungsisolationsvorrichtung 40 effektiv eingeschränkt werden.
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[Ausführungsbeispiel 5]
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16 zeigt einen Aufbau eines fünften Ausführungsbeispiels der Schwingungsisolationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Da eine Schwingungsisolationsvorrichtung 50 im Wesentlichen den gleichen Aufbau hat wie jenen der Schwingungsisolationsvorrichtung 40, die in den 12 und 13 gezeigt ist, sind in 16 die gleichen Bezugszeichen an den gleichen Komponenten angebracht, und deren Beschreibung wird weggelassen. Die obige Schwingungsisolationsvorrichtung 50 ist gegenüber der in 12 und 13 gezeigten Schwingungsisolationsvorrichtung 40 nur in der Anordnung der unteren Federn 44, der oberen Federn 45 und des zweiten viskoelastischen Körpers 47 unterschiedlich.
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D. h., in 16 sind die unteren Federn 44 und die oberen Federn 45 auf dem Umfang eines vorbestimmten Radius mit Bezug zur Mittellinie 0 angeordnet, der senkrecht zur unteren Platte 11 und zur oberen Platte 12 verläuft, um sich in der vertikalen Richtung parallel zur Mittellinie 0 an Positionen mit einem Intervall jeweils im gleichen Winkel zu erstrecken. Insbesondere sind in dem veranschaulichten Fall die unteren Federn 44 und die oberen Federn 45 an gleichen Winkelpositionen angeordnet, wie beispielsweise jeweils bei 60° mit Bezug auf die Mittellinie 0.
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Ebenfalls sind die zweiten viskoelastischen Körper 47 innerhalb der anderen unteren Federn 44 angeordnet, außer den zwei unteren Federn 44, die entlang der vertikalen Linie in 16 gezeigt sind, und zwar außerhalb der sechs unteren Federn 44.
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Gemäß der so aufgebauten Schwingungsisolationsvorrichtung 50 wirkt diese in ähnlicher Weise wie die Schwingungsisolationsvorrichtung 40, die in den 12 und 13 gezeigt ist, und die Resonanz im Maschinenbetriebszustand, die durch die innere Struktur verursacht wird, kann effektiv eingeschränkt werden, ohne den Schwingungsisolationseffekt zu verlieren.
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Bei der oben erwähnten Schwingungsisolationsvorrichtung 50 sind durch dieses Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die sechs unteren Federn 44, die oberen Federn 45 und die zweiten viskoelastischen Körper 47 so angeordnet, wie in 13 bzw. 16 gezeigt, jedoch nicht auf dies eingeschränkt, jetzt können diese unteren Federn 44, die oberen Federn 45 und die zweiten viskoelastischen Körper 47 nur auf verschiedene Arten angeordnet sein, wenn sie ein Intervall mit gleichen Winkeln haben oder in Punktsymmetrie mit Bezug zum ersten viskoelastischen Körper 46 zur Mitte sind.
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Bei den oben erwähnten Ausführungsbeispielen ist der Fall der Schwingungsbegrenzung eines Elektronenmikroskops als die Einrichtung beschrieben worden, es ist jedoch offensichtlich, dass nicht auf dies eingeschränkt, die Erfindung für eine Schwingungsbeschränkung von anderen verschiedenen Einrichtungen und Vorrichtungen angewandt werden kann, insbesondere für Präzisionseinrichtungen und so weiter.
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Wie oben bemerkt, kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine außerordentlich hervorragende Schwingungsisolationsvorrichtung vorgesehen werden, wodurch die Schwingung in der horizontalen Richtung viel mehr als in vertikaler Richtung effektiver eingeschränkt wird.
