JP2002174295A

JP2002174295A - 除振マウント

Info

Publication number: JP2002174295A
Application number: JP2000372305A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Watakari; 佐登志渡苅
Original assignee: NEC Ameniplantex Ltd
Current assignee: NEC Ameniplantex Ltd
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2000-12-07
Publication date: 2002-06-21

Abstract

(57)【要約】【課題】水平方向・垂直方向の個別に除振性能を持た
せて横ずれを生じさせない除振マウントを提供する．【解決手段】垂直減衰機構１と、水平減衰機構２との
組合せを有している。垂直減衰機構１は、圧縮コイルば
ね３と、粘弾性体４との組合せからなり、除振マウント
に加えられた垂直方向成分の振動を減衰させる機構であ
る。水平減衰機構２は、、変位自動復帰機構５と、粘弾
性体６との組合せであり、変位自動復帰機構５は、外力
の水平方向成分に追従して相対変位し、外力が解除され
ると自動的に原状に復帰する機能を有するものであり、
除振マウントに加えられた水平方向成分の振動を減衰さ
せる機構である。垂直減衰機構１と、水平減衰機構２と
は、機構として別個に機能し、垂直方向、水平方向とも
に優れた減衰性能が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機械器具又は構造
体に加えられる振動を除振する除振マウントに関する。

【０００２】

【従来の技術】機械器具又は構造体の除振マウントとし
て従来より、空気ばねやコイルばねとオイルダンパーと
の組合わせ、あるいは防振ゴムなどが一般に用いられて
きたが、コンピユータや通信機器に用いる電子デバイス
の回路パターンを形成するＩＣ露光機や回路パターンを
読み取る３次元測定器のように１μｍ以下の精度を問題
とする機器類では、自励振動や外来の振動の影響を阻止
する必要性が高く、床から機器類に伝えられる振動を減
衰する除振装置の性能が機械の性能を左右する重要な要
素となる。

【０００３】このような目的に適合した除振マウントと
して、弾性体と、粘弾性体との組み合わせによる装置が
開発された。この装置は、例えば図５に示すように、弾
性体（圧縮コイルばね）２１と円柱状または円錐状の粘
弾性体（エポキシ樹脂）２２との組合わせを用い、粘弾
性体２２を圧縮コイルばね２１の中に入れ、粘弾性体２
２の両端と、圧縮コイルばね２１の両端とにフランジ２
３を取り付け、弾性体２１と粘弾性体２２との複合体に
作用する荷重方向の弾性中心を粘弾性体側に包蔵させて
両者を一体にネジ２４で緊締したものである。

【０００４】この装置を機械器具或いは構造体の支持に
用いれば、水平方向（横方向）と、垂直方向（縦方向）
に加えられる外力に対して大きな減衰性を得ることがで
きる（特開平６３−３０６２８号参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記除振マ
ウントにおいて、垂直方向に加えられる外力に対して除
振性能を上げるため、すなわち、除振マウントの共振周
波数を低くするために、負荷荷重による圧縮コイルばね
２１のたわみをできるだけ大きくするようにばねが選定
されるが、負荷荷重による圧縮コイルばね２１の圧縮量
ができるだけ大きくするようにばねの性能が選定される
と、確かに、垂直方向に軟らかな性能が得られるもの
の、同時に水平方向にも同じ特性が強く現れてくる。

【０００６】もっとも、垂直方向のコイルばねのたわみ
量は、ばねの線材同士の接触によって限界に達するが、
水平方向では、ばねのアスペクト比にもよるが、コイル
ばねのたわみによって座屈を生ずるという問題がある。

【０００７】座屈とは、コイルばねが水平方向に柔らか
くなりすぎて水平方向のばね性が失われ、コイルばねに
加えられる横からの力に耐えきれずに横ずれを生じてし
まう現象である。コイルばねに座屈が生じたときには、
もはや機械器具又は構造体を防振支持することができな
い。

【０００８】図４において、圧縮コイルばね２１に荷重
Ｗが垂直方向に加えられたときに生ずる垂直方向の共振
周波数ｆovは、垂直方向のたわみ量をδとして、式
（１）ｆov＝１／２π√（ｇ／δ）＝５／√（δ）・・・・（１）で表される。ちなみに、水平方向の共振周波数ｆohは、
経験的に式（２）で表わせることが知られている。ｆoh＝ｆov／１．５・・・（２）除振マウントの垂直方向の振動伝達特性を向上するに
は、共振周波数ｆovを下げることが必要である。共振周
波数ｆovを下げると、共振周波数ｆovを頂点とした領域
の共振倍率が上昇する。上昇した圧縮コイルばねの共振
倍率は、粘弾性体を組合わせることによって下げること
ができる。

【０００９】ところで、垂直方向の共振周波数を下げる
ことは、式（１）に示すように垂直方向のたわみ量
（δ）を大きくすることであり、さらに、ばねの垂直方
向のたわみ量が大きいことによって、（２）式から水平
方向の共振周波数ｆohを下げることができる。しかし、
垂直方向のたわみ量（δ）が大きくなると、圧縮コイル
ばねが水平方向にずれやすくなり、この結果、圧縮コイ
ルばねが真っ直ぐに縮まらず、座屈が生じ、除振マウン
トに支えるべき物体が横方向にずれっぱなしになるとい
う問題が生ずるのである。

【００１０】逆に、座屈が生じないコイルばねを用いる
と、水平方向にたわみ量が小さくなって、十分な水平方
向の減衰が得られない。このように、弾性体と、粘弾性
体との組合せのみで、垂直方向と、水平方向との除振性
能を同時に期待するのは難しい。

【００１１】本発明の目的は、水平方向・垂直方向の個
別に除振性能を持たせて横ずれを生じさせない除振マウ
ントを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による除振マウントにおいては、垂直減衰機
構と、水平減衰機構との組合せを有する除振マウントで
あって、垂直減衰機構は、除振マウントに加えられた垂
直方向成分の振動を減衰させる機構であり、水平減衰機
構は、除振マウントに加えられた水平方向成分の振動を
減衰させる機構であり、垂直減衰機構と、水平減衰機構
とは、機構として別個に機能するものである。

【００１３】また、垂直減衰機構は、圧縮コイルばね
と、粘弾性体との組合せであり、圧縮コイルばねは、外
力の垂直方向成分に追従して主として軸方向に変位し、
粘弾性体は、圧縮コイルばねの軸方向変位に抵抗を与え
るものであり、水平減衰機構は、変位自動復帰機構と、
粘弾性体との組合せであり、変位自動復帰機構は、外力
の水平方向成分に追従して相対変位し、外力が解除され
ると自動的に原状に復帰する機能を有するものであり、
粘弾性体は、変位自動復帰機構の相対変位に抵抗を与え
るものである。

【００１４】また、垂直減衰機構と、水平減衰機構とは
直列に組み合わされ、垂直減衰機構の圧縮コイルばねは
与圧され、その復元力が水平減衰機構に作用して自動復
帰機構に垂直方向の抵抗力を与えるものである。

【００１５】また、垂直減衰機構の圧縮コイルばねは、
ばねの有効長をＬ、ばねの直径をＤとして、Ｌ＜２Ｄの条件を満たすものある。

【００１６】また、水平減衰機構の変位自動復帰機構
は、転動子と、該転動子を誘導するガイドとの組合せで
あり、転動子は、外力の水平方向成分に追従して相対変
位し、ガイドは、転動子の相対変位を原状位置に復帰さ
せるものである。

【００１７】また、転動子が接触するガイドの面には曲
面が付され、曲面は、ガイドと、転動子間の相対変位を
原状位置に引き戻す方向に作用するものである、

【００１８】また、水平減衰機構の変位自動復帰機構は
上段フランジと下段フランジとの対を有し、ガイドは、
それぞれのフランジに向き合わせに設けられ、転動子
は、両ガイド間に介在されているものである。

【００１９】また、圧縮コイルばねは、下部台座上に支
えられ、下段フランジは圧縮コイルばねの上端を支える
ばね受けを兼ねるものであり、上段フランジは、上方か
らの荷重を支える上部台座を兼ねるものである。

【００２０】また、下部台座上にポストを有し、該ポス
トには、対のフランジを通して差し込まれたストッパね
じがねじ込まれ、ストッパねじは、そのねじ込み量の大
小により圧縮コイルばねの与圧を調整するものである。

【００２１】また、垂直減衰機構の粘弾性体は、ポスト
と、下段フランジとの間に介在され、水平減衰機構の粘
弾性体は、上段フランジと、下段フランジとの間に介在
されているものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に本発明による除振マウント
の実施の形態を図によって説明する。図１において、本
発明による除振マウントにおいては、垂直減衰機構１
と、水平減衰機構２とを個別に設け、その組合せによっ
て、垂直方向の除振機能と、水平方向の除振機能とを分
離し、横ずれを生じさせることなく、機器、構造物に加
えられる振動を除振するものである。

【００２３】図２において、垂直減衰機構１は、除振マ
ウントに加えられた垂直方向成分の振動を減衰させる機
構であり、内外同心上に配置された圧縮コイルばね３
と、粘弾性体４との組合せによって構成されたものであ
る。

【００２４】水平減衰機構２は、除振マウントに加えら
れた水平方向成分の振動を減衰させる機構であり、変位
自動復帰機構５と、粘弾性体６との組合せからなってい
る。水平減衰機構２の変位自動復帰機構５は、スラスト
ボールベアリングと同様に、同一円周上に配置してリテ
ーナ７ａに保形された複数個の転動子７を図３のように
同一円周上に有し、該転動子７と、転動子７の移動変位
の誘導面となる上下のガイド８、８との組合せによって
構成されている。ガイド８、８の面には、転動子７をは
さんで両ガイド８、８間に生じた相対変位を原状に引き
戻す中凹状の曲面が付されている。

【００２５】垂直減衰機構１と、水平減衰機構２とは、
垂直減衰機構１を下段、水平減衰機構２を上段として直
列に組み合わされ、垂直減衰機構１の圧縮コイルばね３
を、後述するストッパねじ９にて与圧することによっ
て、その復元力を水平減衰機構２に作用させ、転動子７
を上下のガイド８，８に圧接している。

【００２６】本発明において，垂直減衰機構１の圧縮コ
イルばね３には、ばねの有効長をＬ、ばねの直径をＤと
して、Ｌ＜２Ｄ・・・・（３）の条件を満たすコイルばねを用いる。上式（３）に示す
条件は、垂直方向のたわみ量の大小にかかわりなく圧縮
コイルばねに座屈が起こりにくい条件である。上記条件
を満たすことにより、たわみ量が大きい圧縮コイルばね
を選定することができる。

【００２７】以下に垂直減衰機構１と、水平減衰機構２
との組合せ構造を具体的に説明する。垂直減衰機構１
と、水平減衰機構２とは、除振マウントの下部台座１０
上に組み付けられたものであり、下部台座１０の上面の
中心には、ポスト１１が設置され、ポスト１１には、垂
直減衰機構１の筒状の粘弾性体４と、水平減衰機構２の
対をなす上段フランジ１２及び下段フランジ１３と、両
フランジ１２，１３間に介在させた筒状の粘弾性体６と
が積層されているものである。

【００２８】圧縮コイルばね３は、前記ポスト１１と同
心上の位置で、その周囲の下部台座１０上に支えられ、
下段フランジ１３は、圧縮コイルばね３の上端を支える
ばね受けを兼ねている。また、上段フランジ１２は、上
方からの荷重を支える上部台座を兼ね、前述のストッパ
ねじ９は、上段フランジ１２上にかぶせた上カバー１４
を通して前記ポスト１１のねじ穴にねじ込まれ、そのね
じ込み量の調整によって、圧縮コイルばね３の与圧、す
なわち圧縮コイルばね３の圧縮量が決定され、あわせ
て、変位自動復帰機構５のガイド８、８と各転動子７間
の圧接力が決定される。

【００２９】なお、上カバー１４は、垂直減衰機構１の
上面並びに側面を覆うものであり、下部台座１０上で圧
縮コイルばね３の周上に立上がらせた下カバー１５と組
み合わされた除振マウントの外面を覆って埃の浸入を防
止している。

【００３０】本発明において、ポスト１１にねじ込まれ
たストッパねじ９のねじ込み量を予め設定して圧縮コイ
ルばね３に与圧を与えた状態で、図１に示すように定盤
１６の支持脚として床上に設置する。これによって、圧
縮コイルばね３は、定盤１６の重量をうけてさらにたわ
み、重量に応じた一定のたわみ量で安定する。この状態
で、外来の振動が床を通して除振マウントに伝えられた
場合に、振動の垂直成分は、垂直減衰機構１の圧縮コイ
ルばね３の垂直方向のたわみ変形と、圧縮コイルばね３
の軸方向のたわみを妨げる粘弾性体４の抵抗力とによっ
て減衰し、また、振動の水平成分は、転動子７とガイド
８間に生ずる相対変位量、この実施形態においては、転
動子７をはさんで水平減衰機構２の変位自動復帰機構５
に生じた上下ガイド８、８間の相対変位と、転動子７と
ガイド８間の相対変位を妨げる粘弾性体６の抵抗力とに
よって減衰する。

【００３１】垂直減衰機構１の圧縮コイルばね３に、ば
ねの有効長をＬ、ばねの直径をＤとして、Ｌ＜２Ｄの条
件を満たすコイルばねを用いるため、垂直荷重に対して
座屈が生じにくく、したがって、垂直方向のたわみ量が
大きい圧縮コイルばねを用いて、垂直方向の共振周波数
ｆovを低く抑えることが可能となるが、その反面、座屈
が生じにくいばねは、横ずれに対して軸心の方向に戻ろ
うとする力が強く、このため、水平方向の共振周波数ｆ
ohを低く抑えることが困難である。

【００３２】しかし、本発明においては、水平減衰機構
２を垂直減衰機構１とは別個に付加し、特に水平減衰機
構２として転動子７と、上下のガイド８、８との組合せ
を用い、上下のガイド８、８を移動変位の誘導面として
転動子７を転動させることにより、水平方向に変位させ
て水平方向の共振周波数ｆohを低く抑えることが可能と
なる。

【００３３】なお、転動子７には、ガイド８の曲面から
加圧され、その曲面に沿って常に原状位置に復帰しよう
とする力を受けており、このため、転動子７は粘弾性体
６から抵抗を受けつつガイド８の曲面に誘導されて自動
的に原状位置に復帰する。転動子７が原状位置に復帰し
ようとする力の大きさは、ガイドの曲率半径を変えるこ
とによって調整できる。

【００３４】もっとも、本発明において、変位自動復帰
機構５のガイド８は、必ずしも曲面である必要はない。
要は、振動の水平成分によって、水平減衰機構２に生じ
た水平方向の相対変位を自動復帰させる機構であればよ
い。さらには上下ガイド８が平面であっても、除振レベ
ルの微小変位であれば、実用的には粘弾性体６をガイド
の軸孔内に拘束することによっても実現が可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によるときには、機
構として別個に機能する垂直減衰機構と、水平減衰機構
との組合せを用いたため、それぞれの機構を個別に設計
し、垂直減衰機構には座屈が生じにくい圧縮コイルばね
を用い、水平減衰機構には、機械的に相対変位が可能な
変位自動復帰機構を用いて、垂直方向、水平方向ともに
優れた減衰性能を得ることができる。

【００３６】また、本発明において、水平減衰機構に
は、変位自動復帰機構と、粘弾性体との組合せを用い、
変位自動復帰機構には、外力の水平方向成分に追従して
相対変位し、外力が解除されると自動的に原状の位置に
復帰する機能を付与することにより、特に、転動子と、
該転動子を誘導するガイドとの組合せによる変位自動復
帰機構を用いることによって、例えば、従来の空気ばね
に用いられるような厄介なジンバル構造によらずに水平
方向の固有振動を下げて除振効果を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】除振マウントの基本的構成を示す図である。

【図２】本発明による除振マウントの実施形態を示す除
振マウントの一部断面断面側面図である。

【図３】本発明による除振マウントの実施形態を示す除
振マウントの一部断面平面図である。

【図４】圧縮コイルばねの垂直方向及び水平方向の共振
周波数とたわみとの関係を示す図である。

【図５】従来の除振マウントの断面側面図である。

【符号の説明】

１垂直減衰機構２水平減衰機構３圧縮コイルばね４粘弾性体５変位自動復帰機構６粘弾性体７転動子８ガイド９ストッパねじ１０下部台座１１ポスト１２上段フランジ１３下段フランジ１４カバー１５下カバー１６定盤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】垂直減衰機構と、水平減衰機構との組合
せを有する除振マウントであって、垂直減衰機構は、除振マウントに加えられた垂直方向成
分の振動を減衰させる機構であり、水平減衰機構は、除振マウントに加えられた水平方向成
分の振動を減衰させる機構であり、垂直減衰機構と、水平減衰機構とは、機構として別個に
機能するものであることを特徴とする除振マウント。
【請求項２】垂直減衰機構は、圧縮コイルばねと、粘
弾性体との組合せであり、圧縮コイルばねは、外力の垂直方向成分に追従して主と
して軸方向に変位し、粘弾性体は、圧縮コイルばねの軸方向変位に抵抗を与え
るものであり、水平減衰機構は、変位自動復帰機構と、粘弾性体との組
合せであり、変位自動復帰機構は、外力の水平方向成分に追従して相
対変位し、外力が解除されると自動的に原状に復帰する
機能を有するものであり、粘弾性体は、変位自動復帰機
構の相対変位に抵抗を与えるものであることを特徴とす
る請求項１に記載の除振マウント。
【請求項３】垂直減衰機構と、水平減衰機構とは直列
に組み合わされ、垂直減衰機構の圧縮コイルばねは与圧
され、その復元力が水平減衰機構に作用して自動復帰機
構に水平方向の抵抗力を与えるものであることを特徴と
する請求項１に記載の除振マウント。
【請求項４】垂直減衰機構の圧縮コイルばねは、ばね
の有効長をＬ、ばねの直径をＤとして、Ｌ＜２Ｄの条件を満たすものあることを特徴とする請求項１に記
載の除振マウント。
【請求項５】水平減衰機構の変位自動復帰機構は、転
動子と、該転動子を誘導するガイドとの組合せであり、転動子は、外力の水平方向成分に追従して相対変位し、
ガイドは、転動子の相対変位を原状位置に復帰させるも
のであることを特徴とする請求項１に記載の除振マウン
ト。
【請求項６】転動子が接触するガイドの面には曲面が
付され、曲面は、ガイドと、転動子間の相対変位を原状
位置に引き戻す方向に作用するものであることを特徴と
する請求項５に記載の除振マウント。
【請求項７】水平減衰機構の変位自動復帰機構は上段
フランジと下段フランジとの対を有し、ガイドは、それ
ぞれのフランジに向き合わせに設けられ、転動子は、両
ガイド間に介在されているものであることを特徴とする
請求項６に記載の除振マウント。
【請求項８】圧縮コイルばねは、下部台座上に支えら
れ、下段フランジは圧縮コイルばねの上端を支えるばね
受けを兼ねるものであり、上段フランジは、上方からの
荷重を支える上部台座を兼ねるものであることを特徴と
する請求項７に記載の除振マウント。
【請求項９】下部台座上にポストを有し、該ポストに
は、対のフランジを通して差し込まれたストッパねじが
ねじ込まれ、ストッパねじは、そのねじ込み量の大小により圧縮コイ
ルばねの与圧を調整するものであることを特徴とする請
求項８に記載の除振マウント。
【請求項１０】垂直減衰機構の粘弾性体は、ポスト
と、下段フランジとの間に介在され、水平減衰機構の粘弾性体は、上段フランジと、下段フラ
ンジとの間に介在されているものであることを特徴とす
る請求項９に記載の除振マウント。