-
Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Schwingungsisolator
mit einem Gehäuse,
das ein eine erste zylindrische Seitenwand aufweisendes Oberteil
und ein eine zweite zylindrische Seitenwand aufweisendes Unterteil
hat, einer Federeinrichtung, die in einem Ringspalt zwischen der
ersten und der zweiten zylindrischen Seitenwand angeordnet ist und radial
gerichteten Relativbewegungen zwischen dem Oberteil und dem Unterteil
entgegenwirkt, einer mit der ersten zylindrischen Seitenwand verbundenen, im
wesentlichen sich in Radialrichtung erstreckenden oberen Platte,
einer mit der zweiten zylindrischen Seitenwand verbundenen, im wesentlichen
sich in Radialrichtung erstreckenden unteren Platte, und einer zwischen
dem Oberteil und dem Unterteil in Axialrichtung wirkenden Stützeinrichtung,
die Relativbewegungen des Unterteils und des Oberteils in Radialrichtung
zuläßt und in
Axialrichtung zwischen der oberen Platte und der unteren Platte
angeordnet ist.
-
Ein solcher pneumatischer Schwingungsisolator
ist aus der
US-PS 5
918 862 bekannt. Bei diesem Schwingungsisolator werden
durch radiale und axiale Relativbewegungen des in Form eines Pendels
ausgebildeten Oberteils und des in Form eines Gehäuses ausge bildeten
Unterteils eine Rollmembran zwischen dem Pendel und dem Gehäuse verformt
und ein viskoses Medium in dem Gehäuse verdrängt, wodurch die Dauer und
Amplitude dieser Relativbewegungen reduziert werden. Eine Änderung der
Eigenfrequenz kann nur bei der Herstellung des Schwingungsisolators
durch die Verwendung eines kürzeren
oder längeren
Pendels vorgenommen werden. Ebenso kann die Dämpfung nur bei der Herstellung
des Schwingungsisolators durch die Verwendung eines viskosen Mediums
mit anderer Viskosität, durch Ändern der
Geometrie des Pendels oder durch Ändern der Füllhöhe des viskosen Mediums geändert werden.
Außerdem
ist bei dem bekannten Schwingungsisolator keine hohe radiale Positioniergenauigkeit
des Oberteils relativ zu dem Unterteil gegeben. Bei manchen Anwendungen
des Schwingungsisolators, wie z.B. in der Halbleiterindustrie, besteht
jedoch ein Bedarf dafür,
die Eigenfrequenz und/oder die Dämpfung
von außen,
im eingebauten Zustand des Schwingungsisolators einstellen oder verändern zu
können
und zudem eine hohe radiale Positioniergenauigkeit, z.B. im 1/100
mm-Bereich, zu erreichen.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht
darin, einen pneumatischen Schwingungsisolator der eingangs genannten
Art so auszubilden, daß seine
Eigenfrequenz und/oder seine Dämpfung
im eingebauten Zustand des Schwingungsisolators von außen einstellbar
und/oder veränderbar
ist, und zudem eine hohe radiale Positioniergenauigkeit erreichbar
ist.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch
gelöst,
daß bei
dem gattungsgemäßen Schwingungsisolator
die Stützeinrichtung
ein Lager ist, das einen die obere Platte des Oberteils tragenden
oberen Lagerkörper
und einen von dem oberen Lagerkörper getrennten
unteren Lagerkörper
aufweist, der auf der unteren Platte befestigt ist, und die Federeinrichtung eine
Luftfederung ist, die an ein Druckluftleitungssystem anschließbar ist,
in welchem mindestens ein Druckregler und mindestens eine einstellbare
Drossel enthalten sind.
-
Während
das Lager die Aufgabe hat, die auf dem Oberteil ruhende Last, die
eine Maschine oder eine Anlage sein kann, in vertikaler, d.h. axialer
Richtung, so abzustützen,
daß das
Oberteil und das Unterteil in horizontaler, d.h. radialer Richtung,
relativ zueinander bewegbar sind, ohne in dem Lager einen wesentlichen
Reibungswiderstand zu erzeugen, wirkt die Luftfederung, die in dem
Ringspalt zwischen der ersten und der zweiten zylindrischen Seitenwand
angeordnet ist, diesen Relativbewegungen zwischen dem Oberteil und
dem Unterteil entgegen. Die Luftfederung ist an ein Druckluftleitungssystem
anschließbar,
das mindestens einen Druckregler, mit dem die Steifigkeit und damit
die Eigenfrequzenz des Schwingungsisolators einstell- und/oder veränderbar
ist, und eine einstellbare Drossel enthält, mit der der Volumenstrom
zwischen den aktuell komprimierten und aktuell nicht oder weniger
stark komprimierten Bereichen der Luftfederung verstellbar und somit
die Dämpfungseigenschaften
der Luftfederung veränderbar
sind. Das Lager ist vorzugsweise ein Luftlager, das zwischen dem
oberen Lagerkörper
und dem unteren Lagerkörper
ein Luftpolster erzeugt.
-
Vorzugsweise weist die Luftfederung
eine oder mehrere von einer flexiblen luftdichten Hülle umgebene
Druckluftkammern auf, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt
im Ringspalt zwischen der ersten und der zweiten zylindrischen Seitenwand
angeordnet sind und jeweils mit dem Druckluftleitungssystem verbindbar
sind. Bei Verwendung von mehreren Druckluftkammern können wenigstens
zwei von ihnen über
das Druckluftleitungssystem und unter Zwischenschaltung mindestens
einer einstellbaren Drossel untereinander verbunden werden.
-
Vorzugsweise ist jede der Druckluftkammern der
Luftfederung von einer jeweiligen schlauchförmigen Hülle umgeben, die sich im wesentlichen
in Umfangsrichtung erstreckt und an einem Leitungszweig des Druckleitungssystems
anschließbar
ist. Die Druckluftkammern können
einzeln oder in Gruppen über
Untersysteme des Druckluftleitungssystems an mehrere Druckluft quellen
oder alle an eine gemeinsame Druckluftquelle anschließbar sein.
-
Der erfindungsgemäße Schwingungsisolator hat
den Vorteil, daß seine
Steifigkeit und seine Dämpfung
nicht nur im eingebauten Zustand unabhängig voneinander veränderbar
sind, sondern, daß diese
Eigenschaften auch in verschiedenen Radialrichtungen verändert werden
können.
Diese richtungsabhängige Änderbarkeit
der Steifigkeit und der Dämpfung
des erfindungsgemäßen Schwingungsisolators
beruht darauf, daß die
Zahl der Druckluftkammern, der Druckregler und der Drosseln, die
Verbindung dieser Komponenten untereinander und die Konfiguration
des Druckluftleitungssystems sehr variabel sind.
-
Die Erfindung wird nun anhand eines
in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es
zeigt
-
1 eine
schematische Darstellung eines pneumatischen Schwingungsisolators
im Schnitt längs
der Linie I-I in 2,
-
2 eine
schematische Darstellung des pneumatischen Schwingungsisolators
im Schnitt entlang der Linie II-II in 1,
-
3 ein
Funktionsschaubild des Schwingungsisolators und einer ersten Variante
des Druckluftleitungssystems einschließlich der in ihm enthaltenen
Drosseln und eines Druckreglers,
-
4 ein
Funktionsschaubild des Schwingungsisolators und einer zweiten Variante
des Druckluftleitungssystems einschließlich der in ihm enthaltenen
Drosseln und Druckregler,
-
5a ein
Funktionsschaubild des Schwingungsisolators und einer dritten Variante
des Druckluftleitungssystems einschließlich der in ihm enthaltenen
Drosseln und Druckregler, wobei einer der Schläuche der Positionsregelung
des Oberteils relativ zum Unterteil dient und die Positionsregelung über eine
Druckregelung erfolgt,
-
5b ein
der 5a ähnliches
Funktionsschaubild, wobei wieder einer der Schläuche der Positionsregelung
des Oberteils relativ zum Unterteil dient, die Positionsregelung
aber durch eine Wegregelung erfolgt,
-
6a ein
Funktionsschaubild von drei Schwingungsisolatoren, die in einem
Winkel von jeweils 120° zueinander
angeordnet sind, und einem Druckluftleitungssystem einschließlich der
in ihm enthaltenen Drosseln und Druckregler, wobei jeweils einer
der Schläuche
der Positionsregelung dient, die über eine Druckregelung erfolgt,
und
-
6b ein
der 6a ähnliches
Funktionsschaubild, wobei jedoch die Positionsregelung des einen
Schlauches jedes Schwingungsisolators über eine Wegregelung erfolgt.
-
Wie aus den 1 und 2 ersichtlich
ist, weist ein pneumatischer Schwingungsisolator ein Gehäuse 1 auf,
das sich im wesentlichen aus einem Oberteil 2 und einem
Unterteil 3 zusammensetzt. Das Oberteil 2 hat
eine erste zylindrische Wand 4, die an ihrem oberen Ende
mit einer oberen, runden Platte 5 fest verbunden ist. Das
Unterteil 3 weist eine zweite zylindrische Seitenwand 6 auf,
die im Durchmesser größer als
die erste zylindrische Seitenwand 4 des Oberteils 2 ist
und die erste zylindrische Seitenwand 4 des Oberteils 2 umgibt.
Die zweite zylindrische Seitenwand 6 des Unterteils 3 erstreckt
sich in Axialrichtung nach oben bis fast unter die obere Platte 5 des
Oberteils 2, wobei ein umlaufender Spalt 7 zwischen
der oberen Platte 5 und dem oberen Ende der zweiten zylindrischen
Seiten wand 6 des Unterteils 3 gebildet ist. Die
zweite zylindrische Seitenwand 6 erstreckt sich in Axialrichtung
nach unten über
das untere Ende der ersten zylindrischen Seitenwand 4 des Oberteils 2 hinaus
und ist an ihrem unteren Ende mit einer unteren runden Platte 8 des
Unterteils 3 fest verbunden. Die Platten 5 und 8 erstrecken
sich jeweils in Radialrichtung und sind im wesentlichen parallel
zueinander.
-
Im Inneren des Gehäuses 1 befindet
sich ein Luftlager 9, das einen oberen Lagerkörper 10 und
einen unteren Lagerkörper 11 hat,
der von dem oberen Lagerkörper 10 durch
einen Luftspalt 12 getrennt ist. Der untere Lagerkörper 11 des
Luftlagers 9 liegt auf der unteren Platte 8 des
Unterteils 3 und hat eine dem oberen Lagerkörper 10 zugekehrte
obere Oberfläche 13,
die äußerst glatt
und eben ist. Der untere Lagerkörper 11 des
Luftlagers 9 ist ein massiver zylindrischer Block aus Granit
oder Stahl. In den oberen Lagerkörper 10 sind
nicht dargestellte Düsenkanäle eingearbeitet,
die nicht gezeigte Öffnungen
aufweisen oder in offene Kanäle
münden,
die in der der Oberfläche 13 des
unteren Lagerkörpers 11 gegenüberliegenden
Oberfläche 14 des
oberen Lagerkörpers 10 liegen.
Die im oberen Lagerkörper 10 befindlichen
Düsenkanäle stehen
mit einem Druckluftsammelanschluß 15 in Verbindung,
der an eine nicht dargestellte Druckluftzufuhrleitung angeschlossen
ist, die aus dem Gehäuse 1 des
Schwingungsisolators heraus nach außen geführt und mit einer Druckluftquelle
verbunden ist.
-
Die obere Platte 5 des Oberteils 2 ist
mit dem oberen Lagerkörper 10 des
Luftlagers 9 durch schematisch angedeutete Befestigungsmittel 16 fest
verbunden, und die untere Platte 8 des Unterteils 3 ist mit
dem unteren Lagerkörper 11 des
Luftlagers 9 durch schematisch angedeutete Befestigungsmittel 16b verbunden.
-
Zwischen der ersten zylindrischen
Seitenwand 4 des Oberteils 2 und der zweiten zylindrischen Seitenwand 6 des
Unterteils 3 befindet sich ein Ringspalt 17, in
dem eine Luftfederung 18 angeordnet ist. Die Luftfederung 18 besteht
aus vier gleich langen, sich in Umfangsrichtung erstreckenden, je eine
Druckluftkammer bildenden Druckluftschläuchen 19, 20, 21 und 22,
von denen sich jeweils zwei, d.h. im dargestellten Beispiel, die
Druckluftschläuche 19 und 20 bzw. 21 und 22,
diametral gegenüberliegen.
Die Druckluftschläuche 19, 20, 21 und 22 sind an
der zweiten zylindrischen Seitenwand 6 des Unterteils 3 montiert
und erstrecken sich jeweils über fast
ein Viertel der Länge
des Kreisumfangs des Ringspaltes 17. Jeder Druckluftschlauch 19, 20, 21 und 22 ist
mit einem jeweiligen Druckluftanschlußstück 23 verbunden, das
durch die zweite zylindrische Seitenwand 6 des Unterteils 3 hindurchgeführt ist,
ein Außengewinde
aufweist und durch eine Überwurfmutter 24 an
dem Unterteil 3 befestigt ist.
-
In Axialrichtung gesehen, oberhalb
der Druckluftschläuche 19, 20, 21, 22 ist
ein umlaufendes elastisches Wegbegrenzungselement 40 im
Ringspalt 17 angeordnet, wobei das Wegbegrenzungselement 40 an
der zweiten zylindrischen Seitenwand 6 des Unterteils 3 befestigt
ist und bei einer zentrierten Anordnung des Oberteils 2 relativ
zu dem Unterteil 3, wie sie in 1 und 2 dargestellt
ist, einen radialen Abstand von der ersten zylindrischen Seitenwand 4 des
Oberteils 2 hat.
-
3 zeigt
ein Funktionsschaubild des Schwingungsisolators und einer ersten
Variante eines Druckluftleitungssystems, an das der Schwingungsisolator
angeschlossen ist. Wie aus 3 ersichtlich
ist, sind die Druckluftschläuche 19, 20, 21 und 22 über ihre
Anschlußstücke 23 an
einen jeweiligen Druckluftleitungszweig 25, 26, 27 bzw. 28 angeschlossen.
In jedem dieser Leitungszweige befindet sich eine einstellbare Drossel 29.
Die Leitungszweige sind ferner gemeinsam an eine Ringleitung 30 angeschlossen,
die ihrerseits mit einer Sammelleitung 31 verbunden ist,
in welcher eine Wartungseinheit 32 bestehend aus Druckregler,
Abscheider und Filter und eine Drossel 33 in Reihe zueinander
angeordnet sind. Eine nicht dargestellte Druckluftzufuhrleitung führt von
einer nicht dargestellten Druckluft quelle zu der Wartungseinheit 32.
Zum Druckaufbau in den Schläuchen 19, 20, 21 und 22,
aber auch um Leckverluste in dem Leitungssystem und den Druckschläuchen auszugleichen,
wird Druckluft von der Druckluftquelle über die Zufuhrleitung, die
Wartungseinheit 32 und die nachgeschaltete Drossel 33 sowie den
Leitungen bzw. Leitungszweigen 31, 30, 25, 26, 27, 28,
den Druckluftschläuchen 19, 20, 21 und 22 zugeführt. Über den
Druckregler der Wartungseinheit 32 ist der Druck in den
Druckschläuchen 19, 20, 21 und 22 und
damit die Steifigkeit der Luftfederung 18 einstellbar oder
veränderbar.
Die Drossel 33 nach der Wartungseinheit 32 dient
dazu, den Volumenstrom für
alle Schläuche
stark zu reduzieren und um zu verhindern, daß der Druckregler der Wartungseinheit 32 aggressiv
anspricht. Die Drosseln 29 in den jeweiligen Leitungszweigen 25, 26, 27, 28 dienen
dazu, den Volumenstrom, der infolge einer radialen Relativbewegung
des Oberteils 2 und des Unterteils 3 und der damit
verbundenen Veränderung
der Spaltbreite des Ringspaltes 17 sowie der daraus resultierenden Druckänderung
in den Druckluftschläuchen
entsteht, von einem Druckluftschlauch zu einem anderen Druckluftschlauch
zu reduzieren. Durch Ändern
der Drosselstellung der Drosseln 29 ändert sich dieser Volumenstrom
von einem Druckluftschlauch zu einem anderen Druckluftschlauch und
damit die Dämpfung
der Relativbewegungen in der entsprechenden Radialrichtung.
-
4 zeigt
eine zweite Variante des Druckluftleitungssystems, an das der Schwingungsisolator angeschlossen
ist. Die zueinander diametral gegenüberliegenden Druckluftschläuche 19, 20 bzw. 21 und 22 sind
an ein eigenes Untersystem 45 bzw. 46 des gesamten
Druckluftleitungssystems angeschlossen. Im einzelnen sind die Druckluftschläuche 19 und 20 über einen
Druckluftleitungszweig 47 des Untersystems 45 miteinander
verbunden, wobei in dem Leitungszweig 47 eine einstellbare
Drossel 48 angeordnet ist. Der Druckluftleitungszweig 47 ist
an eine Hauptleitung 49 angeschlossen, die an eine nicht dargestellte
Druckluftquelle angeschlossen ist und eine aus Druckregler, Abscheider
und Filter bestehende Wartungseinheit 50 und eine der War tungseinheit 50 nachgeschaltete
einstellbare Drossel 51 enthält. Das Untersystem 46 ist ähnlich aufgebaut
und weist dementsprechend einen die beiden Druckluftschläuche 21 und 22 miteinander
verbindenden Druckluftleitungszweig 52, eine in dem Leitungszweig
angeordnete einstellbare Drossel 53, eine mit dem Leitungszweig 52 verbundene
Hauptleitung 54, eine in der Hauptleitung 54 angeordnete
Wartungseinheit 55, die, wie die Wartungseinheit 50 auch
aus Druckregler, Abscheider und Filter besteht, und eine der Wartungseinheit 55 in
der Hauptleitung 54 nachgeschaltete Drossel 56 auf,
wobei die Hauptleitung 54 mit einer nicht dargestellten
Druckluftquelle verbunden ist, von der aus Druckluft zunächst über die Wartungseinheit 55 und
dann die Drossel 56 dem Leitungszweig 52 zuführbar ist.
Mit der Drossel 48 ist zwischen den Druckluftschläuchen 19 und 20 der
Volumenstrom einstellbar, der bei Druckänderung in diesen beiden Schläuchen infolge
einer relativen Bewegung von Oberteil und Unterteil des Schwingungsisolators
in Y-Richtung entsteht. Durch Verminderung des Volumenstromes zwischen
den Druckluftschläuchen 19 und 20 wird
die Dämpfung
der Relativbewegungen von Oberteil und Unterteil des Schwingungsisolators
verstärkt.
Die Funktion der Drossel 53 ist ähnlich, denn mit ihr ist die
Dämpfung
der Relativbewegungen von Oberteil und Unterteil des Schwingungsisolators
in X-Richtung veränderbar.
Die beiden Druckregler der Wartungseinheiten 50 und 55 der
Untersysteme 45 bzw. 46 sind getrennt voneinander
verstellbar, so daß der
Luftdruck in den Druckluftschläuchen 19 und 20 bzw.
in Y-Richtung und in den Druckluftschläuchen 21 und 22 bzw.
in X-Richtung und damit die Steifigkeit der Luftfederung in diesen beiden
Richtungen unterschiedlich einstellbar ist. Die einstellbaren Drosseln 51 und 56 haben
jeweils die gleiche Aufgabe wie die Drossel 33 des in 3 gezeigten Druckluftleitungssystems
und dienen demzufolge dazu, den Volumenstrom zu den Druckluftschläuchen 19 und 20 bzw. 21 und 22 stark
zu reduzieren.
-
Eine dritte Variante des Druckluftleitungssystems
ist in 5a dargestellt.
Auch dieses Druckluftleitungssystem besteht aus zwei Untersystemen 57 und 58,
wobei die sich diametral gegenüberliegenden
Druckluftschläuche 21 und 22 und
der zwischen ihnen angeordnete Druckluftschlauch 19 an
das Untersystem 57 angeschlossen sind, während der Druckluftschlauch 20 an
das Untersystem 58 angeschlossen ist. Im einzelnen sind
die Druckluftschläuche 19, 21 und 22 über einen
jeweiligen Druckluftleitungszweig 59, 60 bzw. 61 an
eine gemeinsame Sammelleitung 62 angeschlossen, die ihrerseits
an eine Hauptleitung 63 angeschlossen ist, die mit einer nicht
dargestellten Druckluftquelle verbunden ist und eine Wartungseinheit 64 und
eine der Wartungseinheit 64 nachgeschaltete einstellbare
Drossel 65 enthält.
Der Aufbau und die Funktion der Wartungseinheit 64 und
der Drossel 65 entsprechen dem Aufbau und der Funktion
der Wartungseinheiten 50 und 55 und der Drosseln 51 und 56 des
Druckluftleitungssystems der 4 und
der Wartungseinheit 32 und der Drossel 33 des
Druckluftleitungssystems der 3. In
den Leitungszweigen 59, 60 und 61 sind
zur Steuerung des Volumenstromes von und zu den entsprechenden Druckluftschläuchen 19, 21 und 22 und
damit der Dämpfung
einstellbare Drosseln 66, 67 und 68 vorgesehen.
Mit dem Druckregler der Wartungseinheit 64 wird ein gemeinsamer
Druck in den Schläuchen 19, 21 und 22 und
damit die Steifigkeit dieser Schläuche eingestellt.
-
Das Untersystem 58 verbindet
den Druckluftschlauch 20 über eine Wartungseinheit 69,
die, wie die anderen Wartungseinheiten aus Druckregler, Abscheider
und Filter besteht, mit einer nicht dargestellten Druckluftquelle.
Der Druckluftschlauch 20 wird zur Positionsregelung des
Oberteils des Schwingungsisolators in Y-Richtung dadurch verwendet,
indem mittels des Druckreglers der Wartungseinheit 69 der
Druck in dem Druckluftschlauch 20 entsprechend eingestellt
wird. Die mit dem Untersystem 58 ermöglichte Positionsregelung ist
somit als Druckregelung ausgeführt,
d.h., daß für das Erreichen
einer gewünschten
Position in Y-Richtung die Sollwertvorgabe ein Druckwert ist.
-
Das in 5b gezeigte
Druckluftleitungssystem ist nahezu identisch zu dem der 5a; es unterscheidet sich
von dem der 5a nur darin,
daß die
Positionsregelung des Oberteils des Schwingungsisolators in Y-Richtung
als Wegregelung ausgeführt
ist. Zu diesem Zweck ist in dem Untersystem 58 zwischen
dem Druckluftschlauch 20 und der Wartungseinheit 69 ein
Weggeber 70 angeordnet, der im dargestellten Beispiel eine
Kolben- 2 und
Zylindereinheit ist. Im Unterschied zu der Positionsregelung, die
mit dem Druckluftleitungssystem der 5a ermöglicht wird,
erfolgt die Positionsregelung bei der Ausführungsform gemäß 5b durch eine Wegregelung,
bei der mittels des Weggebers 70 ein Sollwert für den Weg
vorgegeben wird, um eine gewünschte
Position des Oberteils relativ zum Unterteil des Schwingungsisolators
durch eine entsprechende Druckbeaufschlagung des Druckluftschlauches 20 zu erhalten.
-
Die 6a und 6b zeigen einen Anwendungsfall,
bei dem drei Schwingungsisolatoren im Dreieck unter einer Last angeordnet
und so ausgerichtet sind, daß ihre
Y-Achsen jeweils einen Winkel von 120° zueinander einschließen. Bei
der Ausführungsform
gemäß 6a wird wie bei der Ausführungsform
gemäß 5a einer der Druckluftschläuche, nämlich der
Druckluftschlauch 20, für
eine druckgeregelte Positionsregelung herangezogen. Die drei anderen
Druckluftschläuche 19, 21 und 22 eines
jeden Schwingungsisolators sind wie bei der Ausführungsform gemäß 5a an ein gemeinsames Untersystem
des Druckluftleitungssystems angeschlossen. Mit der Ausführungsform
der 6a läßt sich
die Last in X- und Y-Richtung eines auf die Last bezogenen Koordinatensystems
genau positionieren, indem eine Positionsregelung der einzelnen Schwingungsisolatoren
in X- und Y-Richtung des jeweils ihnen zugeordneten Koordinatensystems durchgeführt wird.
Durch Druck- oder Positionsregelung wird nicht nur eine Positionsregelung
vorgenommen, sondern Amplitude und Dauer der Relativbewegung reduziert.
-
Die Ausführungsform der 6b unterscheidet sich von der Ausführungsform
der 6a nur dadurch,
daß, wie
bei der Ausführungsform
gemäß 5b, die Positionsregelung
als Wegregelung ausgeführt
ist. Zu diesem Zweck sind, wie bei der Aus führungsform der 5b, zwischen jedem Druckschlauch 20 und
der zugehörigen
Wartungseinheit 61, ein jeweiliger Weggeber 70 angeordnet.
-
In der Praxis wird der erfindungsgemäße Schwingungsisolator
meist zusammen mit weiteren identischen Schwingungsisolatoren zwischen
einer Maschine oder einer Anlage und einem Fundament oder einem
Untergestell verwendet, um von der Maschine oder der Anlage ausgehende
Horizontalschwingungen gegenüber
dem Fundament oder dem Untergestell oder innerhalb der Maschine
zu isolieren oder zu reduzieren und/oder schneller abklingen zu lassen.
Die Schwingungsisolatoren dienen auch dazu, von der Umgebung der
Maschine oder der Anlage ausgehende Horizontalschwingungen gegenüber der Maschine
oder der Anlage zu isolieren. Der erfindungsgemäße Schwingungsisolator ist
daher auch als "horizontaler" Schwingungsisolator
zu bezeichnen.
-
Für
diese Verwendungszwecke wird der Schwingungsisolator zwischen der
Maschine oder der Anlage und dem Fundament oder dem Untergestell
so eingebaut, daß die
Last der Maschine oder der Anlage über die obere Platte 5 des
Oberteils 2 in das Luftlager 9 eingeleitet wird,
das zusammen mit den Luftlagern der anderen Schwingungsisolatoren somit
die Aufgabe hat, die Last der Maschine oder der Anlage zu tragen.
In Abhängigkeit
vom Durchmesser und dem Luftdruck des Luftpolsters des Luftlagers
können
unterschiedlich schwere Lasten getragen werden. Der Luftspalt 12 zwischen
dem oberen Lagerkörper 10 und
dem unteren Lagerkörper 11 des Luftlagers 9 beträgt einige μm.
-
Das Luftlager 9 läßt Relativbewegungen
des Oberteils 2 und des Unterteils 3 in horizontaler
Richtung zu, wobei die Relativbewegungen durch Horizontalschwingungen
der auf dem Oberteil 2 sich abstützenden Last oder durch auf
das Unterteil 3 wirkende Horizontalschwingungen der Umgebung
oder durch dynamische Kräfte,
wie z.B. Lastwechsel der Maschine oder Anlage, veranlaßt sein
können.
Diesen Relativbewegungen wirkt die Luftfederung 18 durch
die Kompression einzelner Druckluftschläuche
19, 20, 21 oder 22 entgegen,
die gerade in dem Bereich des Ringspalts sich befinden, dessen Spaltbreite
sich durch die Relativbewegungen verringert. Das elastische Wegbegrenzungselement 40 bremst
nur im Notfall die Relativbewegungen des Oberteils 2 und
des Unterteils 3 vollends ab, sobald es zwischen der ersten
und der zweiten zylindrischen Seitenwand zusammengedrückt wird.
-
Mittels der Druckregler der Wartungseinheiten
kann der Druckluftdruck in den Druckschläuchen 19, 20, 21, 22 und
dadurch die horizontale Steifigkeit der Luftfederung 18 stufenlos
verstellt werden. Aufgrund der geometrischen Anordnung der Druckluftschläuche ist
auch eine horizontale Positionierung des Oberteils relativ zu dem
Unterteil und damit eine horizontale Positionierung der Last möglich. Zudem kann
durch die beschriebene Druck- oder Wegregelung noch genauer positioniert
werden. Mittels einiger Drosseln läßt sich der Volumenstrom, d.h.
der Luftaustausch der jeweils sich gegenüberliegenden Druckschläuche 19, 20; 21, 22 regeln
und damit die Dämpfung
stufenlos verstellen. Der erfindungsgemäße Schwingungsisolator ermöglicht somit
die Einstellung der Eigenfrequenz (ca. 0,7 bis 2,2 Hz) und der Dämpfung (Dämpfungsfaktor
ca. 0,05 bis 0,44) im eingebauten Zustand von außen. Sein Betrieb ist weitgehend
reibungsfrei, gleichförmig
und verschleißarm.
Der erfindungsgemäße Schwingungsisolator
eignet sich besonders für
den Einsatz in Reinräumen,
wie sie z.B. in der Halbleiterindustrie anzutreffen sind.
-
Der erfindungsgemäße Schwingungsisolator kann
in Verbindung mit einem weiteren Schwingungsisolator, der Vertikalschwingungen
isoliert und/oder dämpft,
zwischen der Maschine oder der Anlage und dem Fundament oder einem
Untergestell verwendet werden. Der Schwingungsisolator für Vertikalschwingungen
würde zwischen
der Maschine oder der Anlage und der oberen Platte 5 des
Oberteil 2 des erfindungsgemäßen Schwingungsisolators angeordnet
werden.
-
Es versteht sich, daß im Rahmen
der Erfindung viele Änderungen
des Schwingungsisolators und/oder des Druckluftleitungssystems möglich sind. So
kann z.B. ein weiteres umlaufendes elastisches Wegbegrenzungselement
unterhalb der Druckluftschläuche
im Ringspalt 17 bei Bedarf vorgesehen sein. Ferner kann
anstelle eines Luftlagers auch ein Kugellager oder ein anderes reibungsarmes
Lager vorgesehen sein.