JP2002372096A - Pneumatic spring type vibration isolator - Google Patents

Pneumatic spring type vibration isolator

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JP2002372096A
JP2002372096A JP2001178005A JP2001178005A JP2002372096A JP 2002372096 A JP2002372096 A JP 2002372096A JP 2001178005 A JP2001178005 A JP 2001178005A JP 2001178005 A JP2001178005 A JP 2001178005A JP 2002372096 A JP2002372096 A JP 2002372096A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve vibration isolating performance by providing spring characteristics as soft as possible while retaining vertical and horizontal positioning accuracy in an isolator 2 having a vertical pneumatic spring S1 vertically supporting a mount board 3 (support counter-body) and a horizontal pneumatic spring S2 horizontally supporting it. SOLUTION: The vertical and horizontal pneumatic springs S1 and S2 in the isolator 2 are provided with either of a gimbal piston or a dome gimbal piston. This device may perform an active isolating control changing and controlling pneumatic pressures of the pneumatic springs S1 and S2 according to vibration states of a top plate 21 and positively applying controlled vibration counterbalancing the vibration relative to the top plate 21.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体製造装置
や精密計測装置等の被支持体を床振動から略絶縁した状
態で設置するために、それらの荷重を気体ばねを介して
支持するようにした除振装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for supporting a load such as a semiconductor manufacturing apparatus or a precision measuring apparatus via a gas spring in order to install the apparatus in a state substantially insulated from floor vibration. To a vibration isolator.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、この種の除振装置として、例
えば特開平11−132286号公報に開示されるよう
に、平面視で略矩形状をなす筐体の中央部に精密機器等
の荷重を支持するダイヤフラム形空気ばねを設けるとと
もに、その周囲に水平方向の荷重を受けるようにベロー
ズ形空気ばね(以下、単にベローズという)を配設した
ものが知られてる。このものでは、水平方向の除振性能
を高めるために、中央の空気ばねのダイヤフラムをロー
リング作動膜と呼ばれる極めて剛性の低い薄い弾性膜に
より形成し、水平方向の荷重に関しては別に設けたベロ
ーズによって支持するようにしている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a vibration isolator of this type, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-132286, a load of a precision instrument or the like is placed at the center of a substantially rectangular casing in plan view. Is provided, and a bellows type air spring (hereinafter simply referred to as bellows) is provided around the diaphragm type air spring to receive a horizontal load. In this device, the diaphragm of the center air spring is formed by a thin elastic film with extremely low rigidity called a rolling actuation film in order to improve the horizontal vibration isolation performance, and the horizontal load is supported by a separately provided bellows. I am trying to do it.

【0003】また、一般的に、気体ばね式除振装置にお
いて、被支持体の実際の振動状態をセンサにより検出
し、この検出値に応じて気体ばねの気体圧を変更するこ
とで、その振動を打ち消すような逆位相の制御振動を付
加するという、いわゆるアクティブ制振機能を有するも
のがある(例えば、特開平3−219141号公報を参
照)。そして、被支持体に水平方向の制御振動を付加す
るための水平方向のアクチュエータとしては、前記前者
の従来例のようなベローズが使用されることが多い。
In general, in a gas spring type vibration isolator, the actual vibration state of a supported member is detected by a sensor, and the vibration of the gas spring is changed by changing the gas pressure of the gas spring in accordance with the detected value. There is a device having a so-called active vibration damping function of adding a control vibration having an opposite phase that cancels out (see, for example, JP-A-3-219141). As the horizontal actuator for applying a horizontal control vibration to the supported member, a bellows as in the former conventional example is often used.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記両従来
例のように、水平方向のばねないしアクチュエータとし
てベローズを使用すると、そのことが除振装置の上下方
向の除振性能を損なう虞れがある。すなわち、一般的
に、ベローズの軸方向のばね特性は非常に柔らかなもの
であるが、軸に直交する方向(以下、軸直交方向ともい
う)のばね特性は、主としてゴム膜の材質や形状によっ
て大きく左右される。このため、ベローズを水平方向に
配置した除振装置において上下方向のばね特性を十分に
柔らかくしようとすれば、ベロースのゴム膜を剛性の低
いものとせざるを得ない。
However, when a bellows is used as a horizontal spring or actuator as in the above-mentioned prior arts, there is a possibility that the vertical vibration isolation performance of the vibration isolation device is impaired. . That is, in general, the bellows has a very soft spring characteristic in the axial direction, but the spring characteristic in the direction perpendicular to the axis (hereinafter also referred to as the axis orthogonal direction) mainly depends on the material and shape of the rubber film. It depends greatly. For this reason, in the vibration isolator in which the bellows are arranged in the horizontal direction, if the vertical spring characteristics are to be sufficiently softened, the rubber film of the bellows must be made to have low rigidity.

【0005】しかし、そのようにベロースのゴム膜の剛
性を低下させると、その軸直交方向の復元力が低下する
から、ヒステリシスによる位置ずれの問題が大きくな
る。一方、位置決め精度を確保するためにベローズのゴ
ム膜の剛性を高くすると、そのことによって軸直交方向
のばね特性が硬くなることが避けられず、その分、除振
装置全体としても上下方向のばね特性が硬くなってしま
い、このことが除振性能の低下を招くことになるのであ
る。
[0005] However, if the rigidity of the rubber film of bellows is reduced in such a manner, the restoring force in the direction perpendicular to the axis is reduced, so that the problem of positional displacement due to hysteresis increases. On the other hand, if the rigidity of the rubber film of the bellows is increased in order to secure the positioning accuracy, it is inevitable that the spring characteristics in the direction perpendicular to the axis become harder, and accordingly, the springs in the vertical direction as a whole also correspond to the vibration isolator as a whole. The characteristics become hard, which leads to a decrease in vibration isolation performance.

【0006】本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、上下及び水平方向の
気体ばねを備えた気体ばね式除振装置において、それら
気体ばねの構成に工夫を凝らし、上下及び水平方向の位
置決め精度を確保しながら、尚かつ、気体ばねの特性は
できるだけ柔らかなものとして、除振性能の向上を図る
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a gas spring type vibration damping device having vertical and horizontal gas springs, in which the structure of the gas springs is reduced. The purpose of the present invention is to improve the vibration isolation performance of the gas spring while keeping the positioning accuracy in the vertical and horizontal directions while making the device more flexible.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の解決手段では、ダイヤフラム形気体ばねの
ピストンにジンバル機構を組み込むこと(以下、ジンバ
ルピストンともいう)によって、その気体ばねのばね特
性を軸方向だけでなく軸直交方向についても非常に柔ら
かなものとすることができることに着目し、除振装置に
おける上下及び水平方向の気体ばねをいずれもジンバル
ピストンにより構成するものとした。
In order to achieve the above object, according to a solution of the present invention, a gimbal mechanism is incorporated into a piston of a diaphragm-type gas spring (hereinafter, also referred to as a gimbal piston), so that the gas spring is provided. Focusing on the fact that the spring characteristics can be made very soft not only in the axial direction but also in the direction perpendicular to the axis, the gas springs in the vertical and horizontal directions in the vibration isolator are both constituted by gimbal pistons.

【0008】具体的に、請求項1の発明では、固定基台
に対して、被支持体を上下方向に支持する上下方向の気
体ばねと該被支持体を水平方向に支持する水平方向の気
体ばねとを設けた気体ばね式除振装置を前提とする。そ
して、前記気体ばねとして、前記固定基台において外方
に向かって開口するように設けられた凹部と、該凹部の
開口近傍に配置されたピストンと、該ピストンと凹部の
開口周縁との間を閉塞して気体室を区画するダイヤフラ
ムとを備えてなるものとし、さらに、前記ピストンを、
その中心軸の方向で相対的に凹部から遠くなる一側に配
置された荷重受部材と、該荷重受部材から軸方向他側に
離間しかつ中心軸に直交する任意の直交軸の周りに揺動
可能に前記ダイヤフラムにより弾性的に保持された筒状
のピストン本体部材とからなるものとし、その上で、前
記荷重受部材からピストン本体部材の中心孔を貫通する
ように軸方向他側に向かって延びる支持柱を設ける一
方、前記ピストン本体部材には前記支持柱を囲むように
軸方向他側に向かって延びる有底筒状の延出部を設け
て、この延出部の底部において前記支持柱の先端部を枢
支させる構成とする。
Specifically, according to the first aspect of the present invention, a vertical gas spring for supporting a supported member in a vertical direction with respect to a fixed base and a horizontal gas spring for supporting the supported member in a horizontal direction are provided. A gas spring type vibration damping device provided with a spring is assumed. And, as the gas spring, a recess provided so as to open outward on the fixed base, a piston disposed near the opening of the recess, and a gap between the piston and the opening periphery of the recess. And a diaphragm that closes and partitions a gas chamber, and further comprising:
A load receiving member disposed on one side relatively distant from the concave portion in the direction of the central axis, and swinging around an arbitrary orthogonal axis which is separated from the load receiving member on the other side in the axial direction and is orthogonal to the central axis; A cylindrical piston body member movably elastically held by the diaphragm, and then, from the load receiving member toward the other axial direction so as to pass through the center hole of the piston body member. The piston body member is provided with a bottomed cylindrical extension extending toward the other side in the axial direction so as to surround the support pillar, and the support portion is provided at the bottom of the extension. The tip of the column is pivoted.

【0009】前記の構成により、本発明に係る気体ばね
式除振装置では、まず、被支持体が上下方向の気体ばね
により支持されていて、その気体ばねの本来の特性とし
て軸方向、即ちこの場合は上下方向の固有振動数(系に
固有の共振周波数)が極めて低くなることから、この気
体ばねにおいて上下方向の振動に対して広い周波数領域
に亘る優れた除振効果が得られる。
With the above configuration, in the gas spring type vibration damping device according to the present invention, first, the supported member is supported by the vertical gas spring, and the original characteristic of the gas spring is the axial direction, that is, In this case, since the natural frequency in the vertical direction (resonance frequency unique to the system) is extremely low, an excellent vibration isolation effect over a wide frequency range with respect to the vertical vibration can be obtained with this gas spring.

【0010】また、前記上下方向の気体ばねにおいて、
軸直交方向、即ち水平方向の振動に対してはピストン本
体部材が水平面内の任意の軸の周りに揺動することで、
該ピストン本体部材の延出部の底部に支持柱を介して枢
支されている荷重受部材が水平方向に変位し、これによ
り振動の吸収がなされることになる。この際、前記支持
柱のピストン本体部材による支持点が該ピストン本体部
材のダイヤフラムによる保持位置よりも低い位置にある
ことで、荷重受部材の水平方向変位に対するダイヤフラ
ムのばね特性が非常に柔らかなものとなり、このことに
よって、水平方向についても固有振動数を十分に低くす
ることができる。
In the above vertical gas spring,
With respect to vibration in the direction perpendicular to the axis, that is, horizontal vibration, the piston body member swings around any axis in the horizontal plane,
The load receiving member pivotally supported at the bottom of the extending portion of the piston main body via the support column is displaced in the horizontal direction, whereby the vibration is absorbed. At this time, since the supporting point of the support column by the piston body member is at a position lower than the holding position of the piston body member by the diaphragm, the spring characteristic of the diaphragm with respect to the horizontal displacement of the load receiving member is very soft. Thus, the natural frequency in the horizontal direction can be sufficiently reduced.

【0011】さらに、そのように揺動するピストン本体
部材に対して、支持柱を介して作用する上下方向の荷重
(気体ばねの軸方向荷重)が該ピストン本体部材の揺動
を抑止して、中立の位置に戻そうとする復元力となり、
これにより荷重受部材の位置決め精度が十分に得られ
る。
Further, a vertical load (axial load of the gas spring) acting on the piston body member that swings through the support column to suppress the swing of the piston body member, It becomes a restorative force that tries to return to the neutral position,
Thereby, the positioning accuracy of the load receiving member is sufficiently obtained.

【0012】そして、前記構成では、被支持体を水平方
向に支持する水平方向の気体ばねが前記した上下方向の
気体ばねと同様の構成を有するものなので、該水平方向
の気体ばねの軸方向だけでなく、軸直交方向の1つであ
る上下方向についてもばね特性を極めて柔らかなものと
し、尚かつ十分な位置決め精度を得ることができる。
In the above structure, the horizontal gas spring supporting the supported member in the horizontal direction has the same structure as the above-described vertical gas spring, so that only the axial direction of the horizontal gas spring is used. In addition, the spring characteristics can be made extremely soft in the vertical direction, which is one of the directions perpendicular to the axis, and sufficient positioning accuracy can be obtained.

【0013】つまり、この発明に係る除振装置によれ
ば、上下方向及び水平方向の気体ばねとして、ジンバル
ピストンを備えたものを採用することで、ベローズのよ
うな弊害をなくして、除振装置の上下方向及び水平方向
の両方について優れた除振性能と高い位置決め精度とを
両立できるものである。
In other words, according to the vibration damping device of the present invention, by using a gas spring having a gimbal piston as the vertical and horizontal gas springs, it is possible to eliminate the disadvantages such as bellows and eliminate the problem of bellows. It is possible to achieve both excellent vibration isolation performance and high positioning accuracy in both the vertical and horizontal directions.

【0014】請求項2の発明では、上下方向の気体ばを
ねとして、ピストンの荷重受部材の下面が支持柱の上端
面に当接して支持されていて、該支持柱の上端面が球面
により構成されているものとする。
According to the second aspect of the present invention, the lower surface of the load receiving member of the piston is supported in contact with the upper end surface of the support column, and the upper end surface of the support column is formed by a spherical surface. It shall be configured.

【0015】このことで、上下方向の気体ばねにおいて
は水平方向の振動に対し、ピストン本体部材の揺動運動
のみならず、荷重受部材と支持柱とが相対的に転動する
ことによっても、該荷重受部材が水平方向に変位するこ
とになり、これにより振動の吸収がなされることから、
除振装置の水平方向のばね特性がより一層、柔らかなも
のとなる。また、前記上下方向の気体ばねにおける水平
方向の復元力は低下することになるが、水平方向の気体
ばねにより復元力を得ることができるので、除振装置全
体として、位置決め精度は十分なものとなる。
Thus, in the vertical gas spring, not only the swing movement of the piston main body member but also the relative rotation of the load receiving member and the support column with respect to the horizontal vibration can be achieved. Since the load receiving member is displaced in the horizontal direction, thereby absorbing vibration,
The horizontal spring characteristics of the vibration damping device are further softened. Further, the horizontal restoring force of the vertical gas spring is reduced, but the restoring force can be obtained by the horizontal gas spring, so that the positioning accuracy of the entire vibration isolator is sufficient. Become.

【0016】請求項3の発明では、請求項2の発明にお
ける水平方向の気体ばねを、固定基台を挟む水平方向の
両側部位において互いに中心軸が略一致するように対向
配置するものとする。このことで、荷重受部材が一対の
気体ばねにより水平方向に離れた複数箇所で支持される
ことになり、これにより、被支持体の荷重を安定的に支
持できる。
According to a third aspect of the present invention, the horizontal gas springs according to the second aspect of the present invention are arranged so as to face each other so that the central axes thereof substantially coincide with each other at both horizontal portions sandwiching the fixed base. As a result, the load receiving member is supported at a plurality of locations separated in the horizontal direction by the pair of gas springs, whereby the load on the supported member can be stably supported.

【0017】請求項4の発明では、請求項3の発明にお
いて、水平方向に対向配置された一対の気体ばねの各気
体室同士を連通する連通路を設けるものとする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, a communication passage is provided for communicating the gas chambers of a pair of gas springs arranged in a horizontal direction.

【0018】このことで、水平方向に対向する一対の気
体ばねの各気体室同士が連通路によって連通されている
ことで、該一対の気体ばねはいずれも軸方向のばね定数
が極端に小さなものとなり、これにより、当該軸方向に
ついて除振装置全体としてのばね定数を極小化すること
ができるから、除振性能の可及的な向上が可能となる。
尚、その場合でも、水平方向の気体ばねにおいて軸直交
方向の復元力は失われないから、これにより位置ずれを
防止することが可能になる。
Since the gas chambers of the pair of gas springs facing each other in the horizontal direction are communicated with each other by the communication passage, each of the pair of gas springs has an extremely small spring constant in the axial direction. As a result, the spring constant of the entire anti-vibration device in the axial direction can be minimized, so that the anti-vibration performance can be improved as much as possible.
Even in such a case, since the restoring force in the direction perpendicular to the axis is not lost in the horizontal gas spring, it is possible to prevent the displacement.

【0019】請求項5の発明では、請求項1〜3のいず
れか1つの発明において、荷重受部材の上下ないし水平
方向の加速度を検出する検出手段と、上下ないし水平方
向の気体ばねの気体圧を調整する調整手段と、前記検出
手段による検出結果に基づいて、前記荷重受部材の上下
ないし水平方向の振動を抑制するように、前記調整手段
により気体ばねの気体圧を変更調整させる制御手段とを
設ける構成とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects of the present invention, detecting means for detecting the vertical or horizontal acceleration of the load receiving member, and the gas pressure of the vertical or horizontal gas spring. Adjusting means for adjusting, and control means for changing and adjusting the gas pressure of the gas spring by the adjusting means so as to suppress vertical or horizontal vibration of the load receiving member based on a detection result by the detecting means. Is provided.

【0020】この構成では、上下ないし水平方向の気体
ばねの気体圧を調整手段の作動によって変更調整するこ
とにより、被支持体の振動を能動的に抑制することが可
能になる(アクティブ制振制御)。一方、この場合に
は、上下方向だけでなく水平方向の気体ばねが必須の構
成要素となるから、この水平方向の気体ばねとしてベロ
ーズ等を用いれば、そのベローズの軸直交方向のばね特
性が硬くなって、除振性能の低下が免れ得ないところ、
本願の請求項1〜3の各発明のように水平方向にもジン
バルピストンを備えた気体ばねを採用して、軸直交方向
のばね特性を非常に柔らかなものにできるという作用効
果が特に有効なものとなる。
In this configuration, the vibration of the supported member can be actively suppressed by changing and adjusting the gas pressure of the vertical or horizontal gas spring by operating the adjusting means (active vibration suppression control). ). On the other hand, in this case, since a gas spring in the horizontal direction as well as the vertical direction is an essential component, if a bellows or the like is used as the gas spring in the horizontal direction, the spring characteristic of the bellows in the direction orthogonal to the axis is hard. Where the decline in vibration isolation performance cannot be avoided,
The gas spring provided with the gimbal piston in the horizontal direction as in the inventions of claims 1 to 3 of the present application is particularly effective in that the spring characteristic in the direction perpendicular to the axis can be made very soft. It will be.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0022】(実施形態1)図1は、本発明に係る気体
ばね式除振装置を使用した精密除振台Aの一例を示し、
この精密除振台Aは、例えば、図示しない半導体検査装
置や電子顕微鏡、光学式計測装置等の精密機器を搭載し
て、それらの機器を床からの振動と略絶縁した状態で設
置するためのものである。すなわち、前記精密除振台A
の概略構成は、図示の如く、床面に設置される下側構造
部1と、その下側構造部1の上面の4隅にそれぞれ配設
された空気ばね式のアイソレータ2,2,…(除振装
置)と、該4つのアイソレータ2,2,…の上部に搭載
された搭載盤3とからなる。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows an example of a precision anti-vibration table A using a gas spring type anti-vibration apparatus according to the present invention.
The precision anti-vibration table A has, for example, mounted thereon precision equipment such as a semiconductor inspection device, an electron microscope, and an optical measurement device (not shown), and is used to install those devices in a state substantially insulated from vibration from the floor. Things. That is, the precision anti-vibration table A
As shown in the figure, a schematic structure of a lower structure 1 installed on a floor surface and air spring type isolators 2, 2,... Disposed at four corners of the upper surface of the lower structure 1 are respectively shown. And a mounting board 3 mounted on the upper part of the four isolators 2, 2,....

【0023】前記下側構造部1は、鋼製角パイプの構造
部材を概ね直方体形状となるように櫓組みしたものであ
り、それぞれ上下方向に延びる4本の脚部4,4,…
と、その隣接する2本の脚部4,4同士を下端側で連結
するように水平方向に延びる下梁部5,5,…と、それ
ら4本の脚部4,4,…の上端側外周を囲んで平面視で
略矩形の枠状となるように配置され、それぞれ内側面が
脚部4,4,…の外側面に接合されるとともに、上面が
該脚部4,4,…の上端面と同一平面上に位置付けられ
た上梁部6,6,…とからなる。そして、前記各脚部4
の上端面からその外側を囲む上梁部6,6の上面に亘っ
て、水平板7,7,…が配設されていて、この各水平板
7上にそれぞれアイソレータ2が配設されている。ま
た、下側構造部1の長手方向に延びる2つの下梁部5,
5の下面には、移動用のキャスター8,8,…が2つず
つ配設されるとともに、各脚部4の下端面にはそれぞれ
高さ調整用のレベラー9,9,…が配設されている。
The lower structural portion 1 is formed by assembling a structural member of a steel square pipe into a substantially rectangular parallelepiped shape, and has four legs 4, 4,.
, The lower beams 5, 5, ... extending in the horizontal direction so as to connect the two adjacent legs 4, 4 at the lower end, and the upper ends of the four legs 4, 4, ... Are arranged so as to form a substantially rectangular frame shape in plan view around the outer periphery, the inner side surfaces are respectively joined to the outer side surfaces of the legs 4, 4,. The upper beam part is located on the same plane as the upper end face. And each leg 4
Are arranged from the upper end surface of the upper beam to the upper surfaces of the upper beams 6, 6 surrounding the outside, and the isolator 2 is arranged on each of the horizontal plates 7. . Further, two lower beam portions 5 extending in the longitudinal direction of the lower structural portion 1 are provided.
, Two moving casters 8, 8,... Are arranged on the lower surface of each leg 5, and levelers 9, 9,. ing.

【0024】(アイソレータの構成)前記アイソレータ
2は、図2及び図3に示すように、精密除振台Aの下側
構造部1に固定される略直方体形状のインナケーシング
10(固定基台)と、下方が開口する箱状に形成され
て、前記インナケーシング10を上方から覆うように配
置されたアウタケーシング20とからなり、このアウタ
ケーシング20は、インナケーシング10の上部及び左
右両側部にそれぞれ設けられたダイヤフラム形空気ばね
S1,S2,S2により支持されている。尚、以下、こ
の明細書では図示のX方向を左右方向と呼び、Y方向を
前後方向と、また、Z方向を上下方向とそれぞれ呼ぶも
のとする。
(Structure of Isolator) As shown in FIGS. 2 and 3, the isolator 2 is a substantially rectangular parallelepiped inner casing 10 (fixed base) fixed to the lower structure 1 of the precision anti-vibration table A. And an outer casing 20 formed in a box shape with a lower opening, and arranged to cover the inner casing 10 from above. The outer casing 20 is provided on the upper portion and on both left and right sides of the inner casing 10 respectively. It is supported by the provided diaphragm type air springs S1, S2, S2. Hereinafter, in this specification, the illustrated X direction is referred to as a left-right direction, the Y direction is referred to as a front-rear direction, and the Z direction is referred to as a vertical direction.

【0025】前記インナケーシング10は、前後左右の
鋼製の側壁部材10a,10a,10b,10bの各下
端部が同じく鋼製の底板部材10cの上面にそれぞれ接
合されるとともに、隣接する側壁部材10a,10b同
士の側縁部が接合されて、一体とされたものである。ま
た、左右の両側壁部材10b,10bはそれぞれ厚みの
大きなブロック状のものであり、上下方向の中間部分に
外方に向かって開口するように断面円形の凹部11,1
1(図3にのみ示す)が形成されるとともに、上縁部に
は互いに向き合うように延出する半円弧形状の延出部が
形成されていて、それら2つの延出部の間に、図4にも
示すように円形の開口部12が形成されている。
The inner casing 10 has front and rear left and right steel side wall members 10a, 10a, 10b, and 10b each having a lower end joined to an upper surface of a steel bottom plate member 10c and an adjacent side wall member 10a. , 10b are joined together to form an integral part. Each of the left and right side wall members 10b, 10b is a block-like member having a large thickness, and has a concave section 11, 1 having a circular cross section so as to open outward in an intermediate portion in the vertical direction.
1 (shown only in FIG. 3), and a semicircular extending portion extending to face each other is formed at the upper edge portion. 4, a circular opening 12 is formed.

【0026】前記開口部12は、インナケーシング10
の上面に開口するものであり、そこには空気ばねS1の
ピストンを構成するドーナツ状のピストン本体13が内
挿されている。このピストン本体13はアルミニウム合
金製であり、断面円形の中心孔13aが軸線Zに沿って
上下方向に貫通する一方、外周の下側約半分には下端側
に向かって僅かに縮径するテーパ面13bが形成されて
いる。そして、該ピストン本体13の下端面13cから
外周側のテーパ面13bを覆ってさらに外周側に延び、
そこから開口部12の周縁までを閉塞するように、環状
のダイヤフラム14が配設されている。すなわち、前記
ダイヤフラム14及びピストン本体13によりインナケ
ーシング10の上端開口部12が閉塞されて、その内部
に空気室15が区画されており、そのピストン本体13
の下端面13cが該空気室15に臨んで空気圧を受ける
ことにより、上下方向の荷重を支持する上下方向の空気
ばねS1が構成されている。
The opening 12 is provided in the inner casing 10.
A donut-shaped piston main body 13 constituting a piston of the air spring S1 is inserted therein. The piston body 13 is made of an aluminum alloy, and a center hole 13a having a circular cross section penetrates in the up-down direction along the axis Z. On the other hand, the lower half of the outer periphery has a tapered surface slightly reduced in diameter toward the lower end. 13b is formed. And, it extends from the lower end surface 13c of the piston body 13 to the outer peripheral side while covering the outer peripheral side tapered surface 13b,
An annular diaphragm 14 is provided so as to close the periphery of the opening 12 from there. That is, the upper end opening 12 of the inner casing 10 is closed by the diaphragm 14 and the piston main body 13, and an air chamber 15 is defined therein.
The lower end surface 13c faces the air chamber 15 and receives air pressure, thereby forming a vertical air spring S1 that supports a vertical load.

【0027】前記ダイヤフラム14は、ポリエステル繊
維の織物を補強材として埋設したゴム弾性膜からなり、
図4に仮想線で示すように一旦、中心部分に丸穴が空い
たハット状に形成した後に、そのハットの周壁部分を途
中で湾曲させて下方に折り返すようにして、同図に実線
で示す深皿形状としたものである。すなわち、ダイヤフ
ラム14は、ハットの鍔の部分に相当する外周フランジ
部14aの内周端縁に連続して、上方に凸に湾曲する環
状ロール部14bが形成され、このロール部14bの内
周端縁部が前記外周フランジ部14aよりも下方まで延
びていて、そこからさらに内周側に向かって、前記の丸
穴を囲むように内周フランジ部14cが形成されてい
る。
The diaphragm 14 is composed of a rubber elastic film embedded with a woven fabric of polyester fibers as a reinforcing material.
As shown by the imaginary line in FIG. 4, once formed in a hat shape with a round hole at the center, the peripheral wall portion of the hat is curved midway and turned downward, and is shown by a solid line in the same figure. It has a deep dish shape. That is, the diaphragm 14 is formed with an annular roll portion 14b that is curved upward and protrudes continuously from the inner circumferential edge of the outer circumferential flange portion 14a corresponding to the hat flange portion, and the inner circumferential edge of the roll portion 14b. An edge portion extends below the outer peripheral flange portion 14a, and an inner peripheral flange portion 14c is formed so as to further surround the round hole toward the inner peripheral side.

【0028】そして、同図に示すように、前記ダイヤフ
ラム14の内周フランジ部14cがピストン本体13の
下端面13cに接着されて、その下方からワッシャ16
によりピストン本体13に対して強固に圧着されてい
る。一方、ダイヤフラム14の外周フランジ部14a
は、インナケーシング10の上面に接着されて、その上
部に配設された締付けリング17が図示しないボルトに
より該インナケーシング10の上面に締結されることに
より、該締付けリング17の下面とインナケーシング1
0の上面との間に挟持されている。
As shown in the figure, the inner peripheral flange portion 14c of the diaphragm 14 is adhered to the lower end surface 13c of the piston body 13, and the washer 16
Thus, it is firmly pressed against the piston body 13. On the other hand, the outer peripheral flange portion 14a of the diaphragm 14
Are adhered to the upper surface of the inner casing 10, and the lower surface of the tightening ring 17 and the inner casing 1 are fastened to the upper surface of the inner casing 10 by bolts (not shown).
0.

【0029】そうして、そのように配設されたダイヤフ
ラム14は、環状ロール部14bがピストン本体13と
締付けリング17との間で上下にうねるようにかつ全周
に亘って略均等に大きく撓むことで、ピストン本体13
の上下方向の変位に対して大きな可撓性を有する。ま
た、該ダイヤフラム14がピストン本体13を挟む左右
両側のロール部14bにおいて反対向きに撓むことによ
って、ピストン本体13は水平方向の任意の軸の周りに
容易に揺動するようになっている(図7参照)。一方、
ダイヤフラム14はピストン本体13の水平方向の変位
に対しては可撓性が極めて小さく、このため、該ピスト
ン13は水平方向には殆ど変位しないことになる。
Thus, the diaphragm 14 arranged in such a manner is largely flexed substantially uniformly so that the annular roll portion 14b undulates between the piston body 13 and the tightening ring 17 over the entire circumference. The piston body 13
Has great flexibility with respect to vertical displacement of. Further, the diaphragm 14 flexes in opposite directions at the right and left roll portions 14b sandwiching the piston main body 13, so that the piston main body 13 can easily swing around an arbitrary horizontal axis (see FIG. 1). (See FIG. 7). on the other hand,
The diaphragm 14 has extremely low flexibility with respect to the horizontal displacement of the piston main body 13, so that the piston 13 hardly displaces in the horizontal direction.

【0030】前記ピストン本体13の下端面13cに
は、その内周側から略鉛直下方に向かって延びるよう
に、円筒状のピストンウエル18(延出部)が取付けら
れている。このピストンウエル18は、ピストン本体1
3と同じアルミ合金製であり、その上端部がやや縮径さ
れて、ピストン本体13の中心孔13aに螺入される縮
径部18aとされている。そして、この縮径部18aの
外周に螺設された雄ネジが中心孔13bの内周に螺設さ
れた雌ねじと螺合することにより、ピストンウエル18
の上端側がワッシャ16と共にピストン本体13に対し
て強固に締結されている。また、前記ピストンウエル1
8の縮径部18aの先端がピストン本体13の中心孔1
3a内に突出し、該ピストンウエル18の中空部18b
の上端が中心孔13aに連通する一方、該中空部18b
の下端は円盤状の鋼製キャップ19により閉止されてお
り、このキャップ19の上面には、後述の如くサポート
ロッド24の下端部を支持するために、表面硬度を高め
る熱処理加工が施されたウエルスラグ19aが形成され
ている。
A cylindrical piston well 18 (extending portion) is attached to the lower end surface 13c of the piston body 13 so as to extend substantially vertically downward from the inner peripheral side. This piston well 18 is used for the piston body 1.
3 is made of the same aluminum alloy, and its upper end is slightly reduced in diameter to form a reduced diameter portion 18a that is screwed into the center hole 13a of the piston body 13. A male screw threaded on the outer periphery of the reduced diameter portion 18a is screwed with a female screw threaded on the inner periphery of the center hole 13b, thereby forming the piston well 18A.
Is firmly fastened to the piston body 13 together with the washer 16. The piston well 1
8 is the center hole 1 of the piston body 13
3a, the hollow portion 18b of the piston well 18
Communicates with the center hole 13a while the hollow portion 18b
The lower end is closed by a disc-shaped steel cap 19, and the upper surface of the cap 19 has a well slag subjected to heat treatment for increasing the surface hardness in order to support the lower end of the support rod 24 as described later. 19a are formed.

【0031】一方、前記ピストン本体13の上方には、
搭載盤3と接するトッププレート21(荷重受部材)が
ピストン本体13から離間して配置されている。このト
ッププレート21は略矩形板状に形成され、アイソレー
タ2のアウタケーシング20の天井部をなし、その外周
縁にはそれぞれ下方に垂下するように4枚のサイドプレ
ート22,22,…の上縁が結合されていて、その各サ
イドプレート22の下端縁がインナケーシング10の底
板部材10cの上面付近まで延びている。
On the other hand, above the piston body 13,
The top plate 21 (load receiving member) that is in contact with the mounting board 3 is disposed apart from the piston body 13. The top plate 21 is formed in a substantially rectangular plate shape and forms a ceiling portion of the outer casing 20 of the isolator 2, and has an outer peripheral edge on each of upper edges of four side plates 22, 22. Are connected, and the lower end edge of each side plate 22 extends to near the upper surface of the bottom plate member 10c of the inner casing 10.

【0032】また、前記トッププレート21の下面略中
央部には、上下方向に延びるサポートロッド24(支持
柱)の上端部が締結され、このサポートロッド24がピ
ストン本体13の中心孔13a及びピストンウエル18
の中空部18bを貫通して略鉛直下方に延びていて、そ
の下端部に配設された鋼球25が前記ウエルスラグ19
aに転動自在に当接している。さらに、該サポートロッ
ド24の下端側には、芯体26aの埋設されたゴム弾性
リング26が外挿されて、サポートロッド24の下端部
を常に軸線Z上に位置付けるようになっている。つま
り、前記トッププレート21は、サポートロッド24を
介してピストンウエル19の底部に枢支され、ピストン
本体13に対して水平方向の任意の軸の周りに回動自在
になっている。
An upper end of a vertically extending support rod 24 (support column) is fastened to a substantially central portion of the lower surface of the top plate 21. The support rod 24 is connected to the center hole 13a of the piston body 13 and the piston well. 18
Extending substantially vertically downward through the hollow portion 18b of the well, and the steel ball 25 disposed at the lower end thereof is connected to the well slug 19.
a is rollingly contacted with a. Further, a rubber elastic ring 26 in which a core body 26a is embedded is externally inserted at the lower end side of the support rod 24, so that the lower end of the support rod 24 is always positioned on the axis Z. That is, the top plate 21 is pivotally supported by the bottom of the piston well 19 via the support rod 24, and is rotatable around an arbitrary axis in the horizontal direction with respect to the piston body 13.

【0033】そして、前記図2に示すように空気室15
に適正な空気圧が供給されている状態では、前記トップ
プレート21の下面がその下方の締付けリング17の上
面から離間して上下に対向した状態になる一方、例えば
空気室15の空気が抜けて、空気圧が大幅に低下したと
きには、トッププレート21の下面が締付けリング17
の上面に当接して、該締付けリング17を介してインナ
ケーシング10により支持される状態となるのである。
Then, as shown in FIG.
In a state where an appropriate air pressure is supplied, the lower surface of the top plate 21 is separated from the upper surface of the tightening ring 17 therebelow and vertically opposed, while, for example, the air in the air chamber 15 escapes, When the air pressure is significantly reduced, the lower surface of the top plate 21
And is supported by the inner casing 10 via the tightening ring 17.

【0034】上述したように、この実施形態のアイソレ
ータ2は、トッププレート21やピストン本体13が略
一体として上下方向に変位するように、上下方向の空気
ばねS1により支持されるとともに、そのトッププレー
ト21がサポートロッド24によりピストン本体13に
対し枢支され、かつ該ピストン本体13がダイヤフラム
14により揺動自在に支持されていて、それらトッププ
レート21、サポートロッド24及びピストン本体13
によっていわゆるジンバルピストンが構成されている。
そして、まず、空気ばねの特性として、その軸方向であ
る上下方向の振動に関しては、図4に一例を示すような
振動伝達特性を有し、固有振動数が略0.7〜1.5H
zと極めて低い周波数域に現れるとともに、広い周波数
領域に亘り優れた除振性能が得られる。
As described above, the isolator 2 of this embodiment is supported by the vertical air spring S1 so that the top plate 21 and the piston main body 13 are vertically displaced as a unitary body. 21 is pivotally supported by the support rod 24 with respect to the piston body 13, and the piston body 13 is swingably supported by the diaphragm 14. The top plate 21, the support rod 24 and the piston body 13
This constitutes a so-called gimbal piston.
First, as a characteristic of the air spring, with respect to the vibration in the vertical direction, which is the axial direction, the air spring has a vibration transmission characteristic as shown in an example in FIG.
In addition to appearing in a frequency range as low as z, excellent vibration isolation performance can be obtained over a wide frequency range.

【0035】また、水平方向の振動に対しては、図7に
示すように、アウタケーシング20及びサポートロッド
24が水平方向に変位すると、ピストン本体13がダイ
ヤフラム14により保持されつつ、水平方向の任意の軸
の周りに揺動し、これにより振動が吸収されることにな
る。この際、そのピストン本体13のダイヤフラム14
による保持位置よりも、サポートロッド24の下端部が
ウエルスラグ19aに枢支されている位置の方が低いこ
とから、ダイヤフラム14のばね特性は非常に柔らかな
ものとなり、このことで、図6に一例を示すように、ア
イソレータ2による水平方向の除振性能が上下方向と同
様に優れたものとなる。
As shown in FIG. 7, when the outer casing 20 and the support rod 24 are displaced in the horizontal direction, the piston body 13 is held by the diaphragm 14 and the horizontal About the axis, thereby absorbing the vibration. At this time, the diaphragm 14 of the piston body 13
Since the lower end of the support rod 24 is pivotally supported by the well slug 19a at a lower position than the holding position of the support rod 24, the spring characteristic of the diaphragm 14 is very soft. As shown in the figure, the vibration isolation performance in the horizontal direction by the isolator 2 is excellent as in the vertical direction.

【0036】さらに、前記図7のように揺動するピスト
ン本体13に対して、サポートロッド24を介して作用
する上下方向の荷重(軸方向荷重)は、該ピストン本体
13の揺動を抑止して、中立の状態(図2に示す状態)
に戻そうとする復元力となる。そして、その復元力によ
ってピストン本体13が中立の状態に戻されて、サポー
トロッド24が鉛直方向に延びる状態になると、トップ
プレート21も水平方向に変位する以前の所定の原点位
置に戻ることになる。つまり、このアイソレータ2は、
上下方向の空気ばねS1のジンバルピストンが弾性部材
等のばね力によるものとは異なる機構学的なセルフセン
タリング作用を有し、このことで、所要の位置決め精度
が得られるものである。
Further, a vertical load (axial load) acting on the oscillating piston body 13 via the support rod 24 as shown in FIG. 7 suppresses the oscillating movement of the piston body 13. And neutral state (state shown in FIG. 2)
It is a resilience to return to. Then, when the piston body 13 is returned to the neutral state by the restoring force and the support rod 24 is extended in the vertical direction, the top plate 21 also returns to the predetermined origin position before being displaced in the horizontal direction. . That is, this isolator 2
The gimbal piston of the air spring S1 in the up-down direction has a mechanical self-centering action different from that of the spring force of the elastic member or the like, so that required positioning accuracy can be obtained.

【0037】さらにまた、この実施形態のアイソレータ
2では、後述するアクティブ制振制御のためのアクチュ
エータとして、インナケーシング10の左右両側壁部1
0bとそれぞれ対向するアウタケーシング20のサイド
プレート22,22との間に水平方向の空気ばねS2,
S2が配設されいてる。そして、本発明の特徴は、その
左右一対の空気ばねS2,S2をそれぞれ前記上下方向
の空気ばねS1と同様にジンバルピストンを備えるもの
としたことにある。
Further, in the isolator 2 of this embodiment, the left and right side walls 1 of the inner casing 10 serve as actuators for active vibration suppression control described later.
0b and a side air spring S2 between the opposing side plates 22, 22 of the outer casing 20, respectively.
S2 is provided. A feature of the present invention resides in that the pair of left and right air springs S2 and S2 each include a gimbal piston similarly to the vertical air spring S1.

【0038】すなわち、図示の如く、インナケーシング
10における左右両方の側壁部材10b,10bには、
それぞれ、その外面に開口する凹部11に内挿され、か
つ、サイドプレート22(荷重受部材)から左右方向に
離間するように、前記上下方向の空気ばねS1と同様の
中心孔28aを有するピストン本体28が配置されてい
る。この各ピストン本体28と凹部11の開口周縁との
間には環状のダイヤフラム29が配設されて、該凹部1
1内に空気室30が区画されており、この空気室30に
臨む前記ピストン本体28の受圧面28b(軸方向他側
の面)が空気圧を受けることにより、左右方向の荷重を
支持する左右方向の空気ばねS2が構成されている。
That is, as shown, the left and right side wall members 10b, 10b of the inner casing 10 have:
Each piston body has a center hole 28a similar to the vertical air spring S1 so as to be inserted in the concave portion 11 opened on the outer surface thereof and to be separated in the left-right direction from the side plate 22 (load receiving member). 28 are arranged. An annular diaphragm 29 is disposed between each of the piston bodies 28 and the peripheral edge of the opening of the concave portion 11.
1, an air chamber 30 is defined, and a pressure-receiving surface 28b (a surface on the other side in the axial direction) of the piston body 28 facing the air chamber 30 receives air pressure, thereby supporting a load in the left-right direction. Is configured.

【0039】前記ピストン本体28の受圧面28bには
ワッシャ31によりダイヤフラム29の内周フランジ部
が固着されている一方、該ダイヤフラム29の外周フラ
ンジ部はインナケーシング10の側壁部材11aと締付
けリング32とにより挟持されていて、該ピストン28
の外周と締付けリング32との中間に、ダイヤフラム3
2の環状ロール部が位置している。そして、その環状ロ
ール部がうねるように撓み変形することによって、ピス
トン本体28は軸方向である左右方向に大きく変位し、
かつその軸方向に直交する任意の軸の周りに揺動するよ
うになっている。また、前記ピストン本体28には、左
右方向に延びるように円筒状のピストンウエル33(延
出部)が取り付けられていて、その中空部33aとピス
トン本体28の中心孔28aとが連通する一方、ピスト
ンウエル33の先端側には中空部33aを閉止するよう
に鋼製キャップ34が配設されていて、このキャップ3
4の内面、即ちピストンウエル33の底面にウエルスラ
グが形成されている。
The inner peripheral flange of the diaphragm 29 is fixed to the pressure receiving surface 28b of the piston body 28 by a washer 31, while the outer peripheral flange of the diaphragm 29 is connected to the side wall member 11a of the inner casing 10, the fastening ring 32, And the piston 28
The diaphragm 3 is located between the outer periphery of the
Two annular rolls are located. Then, the annular roll portion is flexibly deformed so as to undulate, so that the piston main body 28 is largely displaced in the left-right direction which is the axial direction,
In addition, it swings around an arbitrary axis orthogonal to the axial direction. Further, a cylindrical piston well 33 (extending portion) is attached to the piston main body 28 so as to extend in the left-right direction, and the hollow portion 33a communicates with the center hole 28a of the piston main body 28, A steel cap 34 is disposed on the tip side of the piston well 33 so as to close the hollow portion 33a.
A well slag is formed on the inner surface of 4, that is, on the bottom surface of the piston well 33.

【0040】さらに、前記ピストンウエル33の中空部
33aを貫通して該ピストンウエル33と同軸に左右方
向に延びるサポートロッド35(支持柱)が配置され、
このサポートロッド35の基端部がアウタケーシング2
0のサイドプレート22に締結される一方、サポートロ
ッド35の先端には前記ウエルスラグに回動自在に当接
されるように鋼球36が配設されるとともに、ゴム弾性
リング37が外挿されている。
Further, a support rod 35 (support column) is provided which penetrates through the hollow portion 33a of the piston well 33 and extends coaxially with the piston well 33 in the left-right direction.
The base end of the support rod 35 is the outer casing 2
A steel ball 36 is disposed at the end of the support rod 35 so as to be rotatably abutted on the well slag, and a rubber elastic ring 37 is externally inserted. I have.

【0041】以上、要するに、水平方向の空気ばねS2
においては、アウタケーシング20のサイドプレート2
2がサポートロッド35を介してピストンウエル33の
底部に枢支されていて、該ピストンウエル33と一体の
ピストン本体28がダイヤフラム29により揺動自在に
保持されており、これらのサイドプレート22、サポー
トロッド35及びピストン本体28により、ジンバルピ
ストンが構成されている。そして、前記図2に示すよう
に、空気室30に適正な空気圧が供給されている状態で
は、サイドプレート22及びピストン本体28は略一体
として空気ばねS2の軸方向である左右方向に支持され
て、その軸方向に関して極めて柔らかなばね特性が得ら
れるとともに、前記上下方向の空気ばねS1と同様に、
ジンバルピストンの機能によって、軸直交方向である上
下方向や前後方向にについても極めて柔らかなばね特性
が得られ、これにより、優れた除振性能が得られるもの
である。
As described above, in short, the horizontal air spring S2
, The side plate 2 of the outer casing 20
2 is pivotally supported at the bottom of the piston well 33 via a support rod 35, and a piston body 28 integral with the piston well 33 is swingably held by a diaphragm 29. The rod 35 and the piston main body 28 constitute a gimbal piston. Then, as shown in FIG. 2, in a state where an appropriate air pressure is supplied to the air chamber 30, the side plate 22 and the piston main body 28 are supported substantially in the left and right direction which is the axial direction of the air spring S2. , Very soft spring characteristics can be obtained in the axial direction, and like the vertical air spring S1,
Due to the function of the gimbal piston, extremely soft spring characteristics are obtained also in the vertical direction and the front-rear direction, which are orthogonal to the axis, and thereby excellent vibration isolation performance is obtained.

【0042】さらに、前記水平方向の空気ばねS2にお
いて、揺動するピストン本体28に対しサポートロッド
33から作用する軸方向(図の左右方向)の荷重は、該
ピストン本体28の揺動を抑止して中立の状態に戻そう
とする復元力となるから、この水平方向の空気ばねS2
も前記した上下方向の空気ばねS1と同様に機構学的な
セルフセンタリング作用を有し、これにより所要の位置
決め精度を得られるものである。
Further, in the horizontal air spring S2, an axial (left-right) load acting on the swinging piston body 28 from the support rod 33 suppresses the swinging of the piston body 28. The horizontal air spring S2.
Similarly, the vertical air spring S1 has a mechanical self-centering effect similarly to the above-described vertical air spring S1, thereby obtaining a required positioning accuracy.

【0043】尚、図2に示す符号38,38,38は、
それぞれ、前記インナケーシング10の底板部材10c
において空気室15,30,30に個別に連通するよう
に設けられた空気通路である。また、符号39,39,
39は、それぞれ、前記空気通路38,38,…に個別
に連通するように配設された空気バルブであり、この各
空気バルブ39には、図示しないホースを介して各空気
室15,30,…への空気の給排流量を調整するサーボ
弁45,45,…(図8参照)が個別に接続されてい
る。
The reference numerals 38, 38, 38 shown in FIG.
Each of the bottom plate members 10c of the inner casing 10
Are air passages provided so as to individually communicate with the air chambers 15, 30, 30. Reference numerals 39, 39,
Numeral 39 denotes air valves which are individually connected to the air passages 38, 38,..., Respectively. Each of the air valves 39 is connected to each of the air chambers 15, 30,. (See FIG. 8) are individually connected to adjust the supply and discharge flow rates of air to and from.

【0044】(空気圧の制御)この実施形態に係る精密
除振台Aは、前記の如く4つのアイソレータ2,2,…
によって床からの振動の伝達を防ぐだけでなく、その各
アイソレータ2,2,…における空気ばねS1,S2の
圧力をコントローラ40により制御して、搭載盤3に対
し上下方向及び水平方向の制御振動を積極的に付加する
ことにより、該搭載盤3上の機器から発生する振動を能
動的に抑制できるようにした、いわゆるアクティブ制振
機能を有するものである。
(Control of Air Pressure) The precision anti-vibration table A according to this embodiment has four isolators 2, 2,.
In addition to preventing the transmission of vibration from the floor, the controller 40 controls the pressure of the air springs S1, S2 in each of the isolators 2, 2,. The so-called active vibration damping function that actively suppresses the vibrations generated from the devices on the mounting board 3 by adding.

【0045】すなわち、前記各アイソレータ2には、図
8に模式的に示すように、トッププレート21の上下方
向の変位及び加速度をそれぞれ検出する非接触式変位セ
ンサ41及び加速度センサ42と、同様にサイドプレー
ト22の水平方向の変位及び加速度をそれぞれ検出する
変位センサ43及び加速度センサ44とが配設されてい
て、該各センサ41〜44からの出力信号がそれぞれコ
ントローラ40に入力される。一方、前記コントローラ
40からの制御信号はアイソレータ2の各空気ばねS
1,S2,…毎のサーボ弁45,45,…に出力され、
この制御信号を受けた各サーボ弁45の作動により、各
空気ばねの空気室15,30,…への空気の給排流量が
それぞれ調整されて、該各空気ばねの圧力が速やかに変
更されるようになっている。尚、図示しないが、前記サ
ーボ弁45は、圧搾空気を貯留するリザーバタンクに接
続されており、同様に該リザーバタンクに接続された電
動ポンプの作動により、リザーバタンク内の空気圧が所
定値に維持されるようになっている。
That is, as schematically shown in FIG. 8, each of the isolators 2 has a non-contact type displacement sensor 41 and an acceleration sensor 42 for detecting the vertical displacement and acceleration of the top plate 21, respectively. A displacement sensor 43 and an acceleration sensor 44 for respectively detecting the horizontal displacement and acceleration of the side plate 22 are provided, and output signals from the sensors 41 to 44 are input to the controller 40, respectively. On the other hand, the control signal from the controller 40 corresponds to each air spring S of the isolator 2.
Are output to the servo valves 45, 45,.
The operation of each servo valve 45 receiving this control signal adjusts the supply / discharge flow rate of air to / from the air chambers 15, 30,... Of each air spring, and the pressure of each air spring is quickly changed. It has become. Although not shown, the servo valve 45 is connected to a reservoir tank for storing compressed air, and the air pressure in the reservoir tank is maintained at a predetermined value by the operation of an electric pump similarly connected to the reservoir tank. It is supposed to be.

【0046】前記コントローラ40によるサーボ弁45
の制御の内容は、例えば水平方向の制御について、各ア
イソレータ2毎に概ね図9のブロック図に示すようにな
っていて、コントローラ40は、予め設定した基準位置
の情報と、水平方向の変位センサ43及び加速度センサ
44からの信号とに基づいて、サーボ弁45のデューテ
ィ比を演算し、これを制御信号として出力する。この制
御信号を受けたサーボ弁45によりアイソレータ2の水
平方向の空気ばねS2の空気圧が調整されるとともに、
床からの振動と搭載盤3上の機器が発生する振動とが外
乱fとなって、該アイソレータ2のアウタケーシング2
0が振動する。このとき、図に仮想線で囲んだ制御対象
であるトッププレート21の水平方向加速度(X″)が
加速度センサ44により検出されて、コントローラ40
にフィードバックされるとともに、この加速度(X″)
の2乗に相当するトッププレート21の水平方向の変位
(X−X0)が変位センサ43により検出されて、コン
トローラ40にフィードバックされる。
The servo valve 45 by the controller 40
The contents of the control are, for example, as shown in the block diagram of FIG. 9 for each of the isolators 2 for the control in the horizontal direction. The controller 40 includes information on a preset reference position and a horizontal displacement sensor. The duty ratio of the servo valve 45 is calculated based on the signal from the acceleration sensor 43 and the signal from the acceleration sensor 44, and this is output as a control signal. The air pressure of the air spring S2 in the horizontal direction of the isolator 2 is adjusted by the servo valve 45 receiving this control signal,
The vibration from the floor and the vibration generated by the equipment on the mounting board 3 become disturbance f, and the outer casing 2 of the isolator 2
0 vibrates. At this time, the horizontal acceleration (X ″) of the top plate 21, which is a control target surrounded by a virtual line in FIG.
And the acceleration (X ″)
The displacement (XX) of the top plate 21 in the horizontal direction corresponding to the square of is detected by the displacement sensor 43 and fed back to the controller 40.

【0047】そして、前記加速度センサ42からの信号
に基づいて、トッププレート21水平方向振動をキャン
セルするように、即ち、トッププレート21に対してそ
の水平方向振動と略同じ振幅で逆位相の水平方向の制御
振動を付与するような、水平方向の空気ばねS2,S2
の圧力変化状態が求められるとともに、変位センサ43
からの信号に基づいて、トッププレート21の基準位置
からの偏差が小さくなるような空気圧が演算され、それ
ら2つの条件をできるだけ満足する空気圧となるよう
に、サーボ弁45のデューティ比が演算される。
Based on the signal from the acceleration sensor 42, the horizontal vibration of the top plate 21 is canceled, that is, the horizontal direction of the top plate 21 is substantially the same as that of the horizontal vibration and opposite in phase. Horizontal air springs S2 and S2 that impart control vibration
Is determined, and the displacement sensor 43
From the reference position of the top plate 21 is calculated, and the duty ratio of the servo valve 45 is calculated so as to satisfy the two conditions as much as possible. .

【0048】尚、そのような空気圧の制御は、空気ばね
の応答性が限界となって、あまり高い周波数の振動には
追従できないから、前記のアクティブ制振制御は概ね2
00Hz以下の周波数の振動に対応して行われることに
なる。また、前記サーボ弁45のデューティ比の演算に
ついては従来周知の種々の手法を用いればよく、ここで
は具体的な記載は省略するが、例えばPID制御を適用
することができる。或いは、トッププレート21の上下
方向の加速度、速度及び位置の情報を状態変数とする状
態フィードバック制御を適用することもでき、さらに、
搭載盤3上の機器が発生する振動が既知のものであれ
ば、これをリファレンス信号としてフィードフォワード
制御を行うようにしてもよい。
Since the control of the air pressure is limited to the response of the air spring and cannot follow the vibration of a very high frequency, the above-mentioned active vibration suppression control generally has two steps.
This is performed in response to vibration of a frequency of 00 Hz or less. For calculating the duty ratio of the servo valve 45, various well-known methods may be used, and a specific description is omitted here. For example, PID control can be applied. Alternatively, state feedback control using information on the vertical acceleration, velocity, and position of the top plate 21 as a state variable can be applied.
If the vibration generated by the device on the mounting board 3 is known, feedforward control may be performed using this as a reference signal.

【0049】そうして、前記のアクティブ制振制御によ
って、この実施形態の精密除振台Aによれば、搭載盤3
上の機器等から発生する振動を抑制することができると
ともに、床からの振動の絶縁に関してアイソレータ2の
共振現象をなくすことが可能になり、このことで、図1
0に一例を示すように除振性能を一層、向上することが
できる。すなわち、同図に破線で示すグラフ(P)は、ア
クティブ制振制御を行わないもの(以下、パッシブタイ
プという)の水平方向振動の伝達特性を対数目盛で表示
したもので、前記図5に示すグラフと同様に、極めて低
い周波数域において共振点R1が現れている。これに対
し、この実施形態のようなアクティブ制振制御を行え
ば、図に実線で示すグラフ(A)のように共振点R1をな
くすことができ、パッシブタイプのものと比較してより
低い周波数域からさらに優れた除振性能が得られること
が分かる。
Then, by the active vibration damping control, according to the precision anti-vibration table A of this embodiment, the mounting board 3
It is possible to suppress vibrations generated from the above devices and the like, and to eliminate the resonance phenomenon of the isolator 2 with respect to insulation of vibrations from the floor.
As shown by an example at 0, the vibration isolation performance can be further improved. That is, the graph (P) shown by a broken line in FIG. 5 shows the transmission characteristics of the horizontal vibration of a type without active vibration suppression control (hereinafter referred to as a passive type) on a logarithmic scale, and is shown in FIG. As in the graph, the resonance point R1 appears in an extremely low frequency range. On the other hand, if the active vibration damping control as in this embodiment is performed, the resonance point R1 can be eliminated as shown by the graph (A) shown by the solid line in FIG. It can be seen that even better vibration isolation performance can be obtained from the range.

【0050】したがって、この実施形態1に係る精密除
振台Aによれば、まず、搭載盤3を支持する各アイソレ
ータ2の上下方向の空気ばねS1として、ジンバルピス
トンを備えるものを採用したことで、この空気ばねによ
り上下方向及び水平方向について広い周波数領域に亘る
優れた除振効果が得られる。また、アイソレータ2の左
右両側に水平方向の荷重を支持するように一対の空気ば
ねS2,S2を対向配置して、この各空気ばねS2の空
気圧を前記上下方向の空気ばねS1と共に変更すること
により、トッププレート21に対しその振動をキャンセ
ルするような制御振動を能動的に付加するアクティブ制
振機能が得られ、さらに、除振性能のさらなる向上が図
られる。
Therefore, according to the precision anti-vibration table A according to the first embodiment, first, a gimbal piston is used as the vertical air spring S1 of each isolator 2 supporting the mounting board 3. With this air spring, an excellent vibration isolation effect over a wide frequency range in the vertical and horizontal directions can be obtained. Further, a pair of air springs S2 and S2 are disposed to oppose each other on both the left and right sides of the isolator 2 so as to support a horizontal load, and the air pressure of each air spring S2 is changed together with the vertical air spring S1. Thus, an active vibration damping function of actively adding control vibration to cancel the vibration to the top plate 21 is obtained, and the vibration isolation performance is further improved.

【0051】そして、本願発明の特徴として、この実施
形態に係るアイソレータ2では、前記水平方向の空気ば
ねS2として、上下方向のものと同様にジンバルピスト
ンを備えたものを採用することで、ベローズ等を用いた
場合に発生する空気ばねの軸直交方向のばね特性の劣化
や位置決め精度の低下といった不具合を招くことがなく
なり、アイソレータ2全体として上下方向及び水平方向
の両方で高い位置決め精度を確保しながら、尚かつ全て
の方向に亘って非常に柔らかなばね特性を得て、除振性
能を十全に向上させることができる。しかも、このこと
で、前記したアクティブ制振制御による作用効果も最大
限に得ることができる。
As a feature of the present invention, in the isolator 2 according to this embodiment, the horizontal air spring S2 is provided with a gimbal piston similarly to the vertical air spring S2, so that the bellows and the like are used. In the isolator 2 as a whole, high positioning accuracy is ensured both in the vertical direction and in the horizontal direction without causing problems such as deterioration of spring characteristics in the direction perpendicular to the axis of the air spring and deterioration of positioning accuracy. In addition, a very soft spring characteristic can be obtained in all directions, and the vibration isolation performance can be improved sufficiently. In addition, this makes it possible to maximize the effects of the active vibration suppression control.

【0052】(変形例)図11は、アイソレータ2にお
ける空気ばねとしていわゆるドームジンバルピストンを
採用した変形例を示す。このドームジンバルピストン
は、前記実施形態において説明したジンバルピストンに
対し、さらに、トッププレート21又はサイドプレート
22とサポートロッド24,33との間に転動子を介設
して、空気ばねS1,S2の軸方向に対し直交する軸直
交方向の荷重が入力したときに、該トッププレート21
又はサイドプレート22と転動子とが相対的に転動する
ことによって、振動を吸収できるようにしたものであ
る。
(Modification) FIG. 11 shows a modification in which a so-called dome gimbal piston is used as an air spring in the isolator 2. This dome gimbal piston is different from the gimbal piston described in the above embodiment in that a rolling element is further interposed between the top plate 21 or the side plate 22 and the support rods 24, 33 to form air springs S1, S2. When a load in the direction perpendicular to the axis perpendicular to the axial direction of the
Alternatively, the vibration can be absorbed by relatively rolling the side plate 22 and the rolling element.

【0053】具体的に、上下方向の気体ばをねについて
説明すると、図示のように、トッププレート21を支持
するサポートロッド24の上端部には、厚肉の円盤状の
転動子48が配設され、この転動子48の上面が球面状
とされていて、そこにトッププレート21の下面が当接
して転動自在に支持されている。このため、上下方向の
空気ばねS1においては、水平方向の振動に対しピスト
ン本体13の揺動運動のみならず、トッププレート21
と転動子48との間の転動運動によっても振動が吸収さ
れることになり、このことで、アイソレータ2の水平方
向のばね特性がより一層、柔らかなものとなって、除振
性能のさらなる向上が図られる。
More specifically, the gas bubbles in the vertical direction will be described. As shown in the drawing, a thick disk-shaped rolling element 48 is disposed at the upper end of the support rod 24 supporting the top plate 21. The upper surface of the rolling element 48 is formed in a spherical shape, and the lower surface of the top plate 21 is in contact with the rolling element 48 and is rotatably supported. For this reason, in the vertical air spring S1, not only the swing motion of the piston body 13 but also the top plate 21 against the horizontal vibration.
The vibration is also absorbed by the rolling motion between the rotor and the rolling element 48, whereby the horizontal spring characteristic of the isolator 2 is further softened, and the vibration isolation performance is improved. Further improvement is achieved.

【0054】また、同様に左右一対の空気ばねS2,S
2についてもドームジンバルピストンを用いることによ
り、上下方向や前後方向等、軸直交方向のばね特性をよ
り一層、柔らかなものとすることができ、このことで、
除振性能をさらに高めることができる。
Similarly, a pair of left and right air springs S2, S
By using the dome gimbal piston for 2, the spring characteristics in the direction perpendicular to the axis, such as the vertical direction and the front-back direction, can be further softened.
Vibration isolation performance can be further improved.

【0055】尚、前記したように、例えば上下方向の空
気ばねS1にドームジンバルピストンを用いるようにす
ると、水平方向のばね定数が低下することによって、水
平方向の復元力も低下することになるが、例えば左右方
向については左右方向の空気ばねS2,S2により復元
力を得ることができるので、位置決め精度は十分に高く
なる。また、除振台Aの4つのアイソレータ2,2,…
のうち、2つのアイソレータ2,2については左右方向
に一対の空気ばねS2,S2を備えるものとし、また、
残りの2つのアイソレータ2,2については前後方向に
一対の空気ばねS2,S2を備えるものとすれば、除振
台Aとしては水平方向全体に過不足のない位置決め精度
を得ることができる。
As described above, if a dome gimbal piston is used for the vertical air spring S1, for example, the horizontal spring constant decreases and the horizontal restoring force also decreases. For example, in the left-right direction, since the restoring force can be obtained by the air springs S2, S2 in the left-right direction, the positioning accuracy is sufficiently high. Also, the four isolators 2, 2,.
Of these, the two isolators 2 are provided with a pair of air springs S2 and S2 in the left-right direction.
If the remaining two isolators 2 are provided with a pair of air springs S2 and S2 in the front-rear direction, the anti-vibration table A can obtain accurate positioning accuracy in the entire horizontal direction.

【0056】(実施形態2)図12及び図13は、本願
発明の実施形態2に係るアイソレータ50の構成を示
し、このアイソレータ50は、図12から明らかなよう
に前記実施形態1のものやその変形例と同様の構成を有
するものであるから、それらと同じ部材については同一
の符号を付して、その説明は省略する。
(Embodiment 2) FIGS. 12 and 13 show the structure of an isolator 50 according to Embodiment 2 of the present invention. As is clear from FIG. Since it has the same configuration as that of the modification, the same members are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0057】そして、この実施形態2のアイソレータ5
0は、前記実施形態1のものとは異なり、アクティブ制
振制御を行わないパッシブタイプのものであって、その
特徴は、前記図13に示すように、水平方向の空気ばね
S2をアイソレータ50の左右だけでなく、前後にも対
向配置し、さらに、その前後ないし左右の気体ばねの各
空気室30を互いに連通させたことにある。
The isolator 5 of the second embodiment
Numeral 0 is a passive type that does not perform active vibration suppression control, unlike the first embodiment, and has a feature that a horizontal air spring S2 is connected to the isolator 50 as shown in FIG. The air chambers 30 of the gas springs at the front and rear or at the left and right as well as the front and rear as well as the left and right are communicated with each other.

【0058】詳しくは、この実施形態2のアイソレータ
50では、まず、前記変形例のものと同様に、上下方向
の空気ばねS1としてドームジンバルピストンを採用し
ている。そして、この上下方向の空気ばねS1において
は転動子48上面の曲率の設定によって、ジンバル機構
による機構学的な復元力を調整することができるから、
該上下方向の空気ばねS1における水平方向のばね定数
は略0とすることができる。
More specifically, in the isolator 50 according to the second embodiment, a dome gimbal piston is employed as the air spring S1 in the vertical direction, similarly to the modification. In the vertical air spring S1, the mechanical restoring force of the gimbal mechanism can be adjusted by setting the curvature of the upper surface of the rolling element 48.
The spring constant in the horizontal direction of the vertical air spring S1 can be substantially zero.

【0059】また、図12に示すように、水平方向のの
空気ばねS2,S2,…の空気室30,30,…は、互
いにバルブ39,39,…の上流側に連通する連通路5
2によって連通されていて、さらに、その各連通路52
の途中には空気の流通量を絞るオリフィス53が配設さ
れている。このように各空気ばねS2の空気室30同士
が連通されていることで、それらの空気ばねS2はいず
れも軸方向のばね定数が極端に小さなものとなり、前記
したように上下方向の空気ばねS1における水平方向の
ばね定数が小さくなることとも相俟って、アイソレータ
50全体としても、水平方向のばね定数を可及的に低下
させることができる。
As shown in FIG. 12, the air chambers 30, 30,... Of the horizontal air springs S2, S2,.
2 and each of the communication passages 52
Is provided with an orifice 53 for reducing the amount of air flow. Since the air chambers 30 of the respective air springs S2 communicate with each other, the air springs S2 have extremely small spring constants in the axial direction. In combination with the reduction in the horizontal spring constant of the isolator 50, the horizontal spring constant of the isolator 50 as a whole can be reduced as much as possible.

【0060】したがって、この実施形態2に係る精密除
振台Aによれば、上下方向の空気ばねS1にドームジン
バルピストンを用いるとともに、水平方向の空気ばねS
2,S2,…の空気室30,30,…同士を連通するこ
とによって、アイソレータ50の水平方向のばね定数を
可及的に低下させ、このことによって固有振動数を約0
Hzとすることも可能になるから、パッシブタイプの除
振装置でありながら、実質的に共振点のない理想的な除
振性能を得ることができる。
Therefore, according to the precision anti-vibration table A according to the second embodiment, the dome gimbal piston is used for the vertical air spring S1 and the horizontal air spring S1 is used.
The air springs 30, 30,... Of S2, S2,... Communicate with each other to reduce the horizontal spring constant of the isolator 50 as much as possible.
Hz, it is possible to obtain an ideal anti-vibration performance having substantially no resonance point despite being a passive type anti-vibration device.

【0061】しかも、そのようにしたとしても、水平方
向の空気ばねS2,S2,…における空気室30,3
0,…の圧力をある程度、高くしておけば、該各空気ば
ねS2においてそれぞれ軸方向の押圧力が得られ、ま
た、該ピストン28の外周側に適当な形状のテーパ部を
設けることにより、水平方向の変位に対して左右の空気
ばねの押圧力に差を生じ、これにより軸直交方向の復元
力が得られるから、アイソレータ50全体としては水平
方向の位置決め精度を確保することができる。尚、連通
路52,52,…にオリフィス53,53,…が配設さ
れていることで、空気の流通抵抗による減衰力も得られ
るようになっているが、このオリフィス53については
設けないことも可能である。
Moreover, even if such a configuration is adopted, the air chambers 30, 3 in the horizontal air springs S2, S2,.
If the pressures of 0,... Are increased to some extent, an axial pressing force can be obtained in each of the air springs S2, and by providing a tapered portion of an appropriate shape on the outer peripheral side of the piston 28, A difference is generated in the pressing force of the left and right air springs with respect to the displacement in the horizontal direction, whereby a restoring force in the direction perpendicular to the axis is obtained, so that the positioning accuracy of the isolator 50 as a whole in the horizontal direction can be secured. The orifices 53, 53,... Are provided in the communication passages 52, 52,... So that a damping force due to air flow resistance can be obtained. However, the orifices 53 may not be provided. It is possible.

【0062】(他の実施形態)本願発明は、前記実施形
態1,2等の構成に限定されるものではなく、その他の
種々の構成を包含するものである。すなわち、本願発明
に係る除振装置は、前記実施形態1のようなアクティブ
タイプのものであっても、また、実施形態2のようなパ
ッシブタイプのものであってもよく、そのいずれについ
ても、上下方向及び水平方向の空気ばねS1,S2とし
てジンバルピストン又はドームジンバルピストンのいず
れかを備えるものとすればよい。
(Other Embodiments) The present invention is not limited to the configurations of the first and second embodiments and the like, but includes other various configurations. That is, the anti-vibration device according to the present invention may be of the active type as in the first embodiment, or may be of the passive type as in the second embodiment. The vertical and horizontal air springs S1 and S2 may be provided with either a gimbal piston or a dome gimbal piston.

【0063】また、水平方向の空気ばねS2としては、
前記実施形態1のように互いに対向する一対の空気ばね
S2,S2を備えるものとしても、また、実施形態2の
ように前後左右にそれぞれ対向させて互いに対をなす2
組の空気ばねS2,S2,…を備えるようにしてもよ
く、或いは、水平方向の空気ばねS2は1つだけ配設す
るようにしてもよい。
As the air spring S2 in the horizontal direction,
A pair of air springs S2 and S2 facing each other as in the first embodiment may be provided.
.. May be provided, or only one horizontal air spring S2 may be provided.

【0064】さらに、空気ばねS1,S2の代わりに、
例えば窒素ガス等を充填した気体ばねを用いることも可
能である。
Further, instead of the air springs S1 and S2,
For example, a gas spring filled with nitrogen gas or the like can be used.

【0065】加えて、前記各実施形態では、4個のアイ
ソレータ2,50を用いて除振台Aを構成するようにし
ているが、これに限らず、例えば、半導体製造装置等の
防振支持のために、それらの装置に合わせて専用に設計
した搭載盤を3〜4本のアイソレータ(除振装置)によ
り支持する構成としたり、或いは、クリーンルームのグ
レーチング床へ埋め込む可動床を同様にアイソレータに
より支持する構成とすることもできる。
In addition, in each of the above-described embodiments, the vibration isolator A is configured by using the four isolators 2 and 50. However, the present invention is not limited to this. For this purpose, three or four isolators (isolators) can be used to support a mounting board designed specifically for these devices, or a movable floor to be embedded in a grating floor of a clean room can be similarly provided by an isolator. It can be configured to support.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上、説明したように、請求項1の発明
に係る気体ばね式除振装置によると、被支持体を固定基
台に対して上下及び水平方向にそれぞれ支持する気体ば
ねとして、上下方向だけでなく水平方向についてもジン
バルピストンを備えたものを採用することで、ベローズ
のように軸直交方向のばね特性を劣化させることなく、
除振装置の上下方向及び水平方向の両方で優れた除振性
能と高い位置決め精度とを両立できる。
As described above, according to the gas spring type vibration damping device according to the first aspect of the present invention, the gas spring for supporting the supported body in the vertical and horizontal directions with respect to the fixed base, respectively, By adopting a gimbal piston not only in the vertical direction but also in the horizontal direction, without deteriorating the spring characteristics in the direction perpendicular to the axis like bellows
Excellent vibration isolation performance and high positioning accuracy can be achieved both in the vertical and horizontal directions of the vibration isolation device.

【0067】請求項2の発明によると、上下方向の気体
ばをねとして、ピストンの荷重受部材の下面を支持柱の
上端面に転動自在に当接支持する構成とすることで、水
平方向のばね特性をより一層、柔らかなものとして、除
振性能をさらに向上できる。
According to the second aspect of the present invention, the lower surface of the load receiving member of the piston is rotatably abutted against the upper end surface of the support column by the vertical gas bubbling, so that the horizontal direction is achieved. Can be further softened so that the vibration isolation performance can be further improved.

【0068】請求項3の発明によると、水平方向の気体
ばねを互いに中心軸が略一致するように対向配置するこ
とで、被支持体の荷重をより安定的に支持できる。
According to the third aspect of the present invention, by arranging the gas springs in the horizontal direction to face each other so that the central axes thereof substantially coincide with each other, the load on the supported member can be more stably supported.

【0069】請求項4の発明によると、水平方向に対向
する気体ばねの各気体室同士を連通することで、該一対
の気体ばねの軸方向のばね定数を極小化して、水平方向
の除振性能を可及的に向上できる。
According to the fourth aspect of the present invention, the gas chambers of the gas springs facing each other in the horizontal direction are communicated with each other, thereby minimizing the axial spring constant of the pair of gas springs, thereby isolating the gas springs in the horizontal direction. Performance can be improved as much as possible.

【0070】請求項5の発明によると、気体ばねの気体
圧の制御により被支持体の振動を能動的に抑制できると
ともに、この場合に必須の構成となる水平方向のアクチ
ュエータとして、ジンバルピストンを備えた気体ばねを
採用することの効果が特に有効なものとなる。
According to the fifth aspect of the invention, the vibration of the supported member can be actively suppressed by controlling the gas pressure of the gas spring, and a gimbal piston is provided as a horizontal actuator which is an essential component in this case. The effect of adopting the gas spring is particularly effective.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態に係る精密除振台Aの全体構
成を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an entire configuration of a precision vibration isolation table A according to an embodiment of the present invention.

【図2】アイソレータ(気体ばね式除振装置)の概略構
成を、アウタケーシングを除いた状態で示す斜視図であ
る。
FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of an isolator (gas spring type vibration damping device) without an outer casing.

【図3】アイソレータの縦断面図である。FIG. 3 is a vertical sectional view of the isolator.

【図4】ピストン本体及びダイヤフラムのケーシングに
対する取付け構造を示す分解斜視図である。
FIG. 4 is an exploded perspective view showing an attachment structure of a piston body and a diaphragm to a casing.

【図5】アイソレータによる上下方向の除振性能の一例
を示すグラフ図である。
FIG. 5 is a graph showing an example of a vertical vibration isolation performance of an isolator.

【図6】アイソレータによる水平方向の除振性能の一例
を示すグラフ図である。
FIG. 6 is a graph showing an example of horizontal vibration isolation performance of an isolator.

【図7】アウタケーシングが水平方向に変位した状態の
図3相当である。
FIG. 7 is equivalent to FIG. 3 in a state where the outer casing is displaced in the horizontal direction.

【図8】アイソレータのアクティブ制振制御システムの
概略構成図である。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an active damping control system for an isolator.

【図9】アクティブ制振制御のブロック図である。FIG. 9 is a block diagram of active vibration suppression control.

【図10】アクティブ制振制御による水平方向の除振性
能をパッシブタイプと対比して示すグラフ図である。
FIG. 10 is a graph showing the horizontal vibration isolation performance by active vibration suppression control in comparison with a passive type.

【図11】変形例に係るドームジンバルピストンを備え
たアイソレータの構成を示す図3相当図である。
FIG. 11 is a diagram corresponding to FIG. 3 showing a configuration of an isolator provided with a dome gimbal piston according to a modification.

【図12】実施形態2に係るパッシブタイプのアイソレ
ータの構成を示す図3相当図である。
FIG. 12 is a diagram corresponding to FIG. 3, illustrating a configuration of a passive type isolator according to a second embodiment.

【図13】実施形態2のアイソレータの構成を示す縦断
面図である。
FIG. 13 is a longitudinal sectional view illustrating a configuration of an isolator according to a second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A 精密除振台 S1,2 空気ばね(気体ばね) Z 鉛直方向の軸線 2 アイソレータ(除振装置) 3 搭載盤(被支持体) 10 インナケーシング(固定基台) 11 凹部 12 開口部 13,28 ピストン本体(ピストン本体部材) 14,29 ダイヤフラム 15,30 空気室(気体室) 18,33 ピストンウエル(延出部) 19 ウエルスラグ(延出部の底部) 18b,33a 中空部 20 アウタケーシング 21 トッププレート(荷重受部材) 22 サイドプレート(荷重受部材) 24,35 サポートロッド(支持柱) 40 コントローラ(制御手段) 42,44 加速度センサ(検出手段) 45 サーボ弁(調整手段) 48 転動子 52 連通路 A Precision anti-vibration table S1, Air spring (Gas spring) Z Vertical axis 2 Isolator (Vibration isolator) 3 Mounting board (Supported body) 10 Inner casing (Fixed base) 11 Recess 12 Opening 13, 28 Piston main body (piston main body member) 14, 29 Diaphragm 15, 30 Air chamber (gas chamber) 18, 33 Piston well (extending portion) 19 Well slag (bottom portion of extending portion) 18b, 33a Hollow portion 20 Outer casing 21 Top plate (Load receiving member) 22 Side plate (Load receiving member) 24, 35 Support rod (Support column) 40 Controller (Control means) 42, 44 Acceleration sensor (Detecting means) 45 Servo valve (Adjusting means) 48 Roller 52 Continuous aisle

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固定基台に対して、被支持体を上下方向
に支持する上下方向の気体ばねと、該被支持体を水平方
向に支持する水平方向の気体ばねとを設けた気体ばね式
除振装置において、 前記気体ばねが、前記固定基台において外方に向かって
開口するように設けられた凹部と、前記凹部の開口近傍
に配置されたピストンと、前記ピストンと凹部の開口周
縁との間を閉塞して気体室を区画するダイヤフラムとを
備えてなり、 前記ピストンが、その中心軸の方向で相対的に凹部から
遠くなる一側に配置された荷重受部材と、前記荷重受部
材から軸方向他側に離間し、かつ中心軸に直交する任意
の直交軸の周りに揺動可能に前記ダイヤフラムにより弾
性的に保持された筒状のピストン本体部材とからなり、 前記荷重受部材からピストン本体部材の中心孔を貫通す
るように軸方向他側に向かって延びる支持柱が設けられ
る一方、 前記ピストン本体部材には、前記支持柱を囲むように軸
方向他側に向かって延びる有底筒状の延出部が設けら
れ、 前記延出部の底部において前記支持柱の先端部が枢支さ
れていることを特徴とする気体ばね式除振装置。
1. A gas spring type comprising: a fixed base, a vertical gas spring for supporting a supported member in a vertical direction, and a horizontal gas spring for supporting the supported member in a horizontal direction. In the vibration damping device, the gas spring has a concave portion provided to open outward on the fixed base, a piston disposed near the opening of the concave portion, and an opening peripheral edge of the piston and the concave portion. A load receiving member disposed on one side of the piston that is relatively far from the recess in the direction of the center axis, and the load receiving member. A cylindrical piston body member elastically held by the diaphragm so as to be able to swing around any orthogonal axis orthogonal to the central axis, and separated from the other side in the axial direction from the load receiving member. Of the piston body member A support column extending toward the other side in the axial direction is provided so as to penetrate the center hole. On the other hand, the piston body member has a bottomed cylindrical extension extending toward the other side in the axial direction so as to surround the support column. A gas spring type vibration damping device, wherein an extension is provided, and a tip of the support column is pivotally supported at a bottom of the extension.
【請求項2】 請求項1において、 上下方向の気体ばねは、ピストンの荷重受部材の下面が
支持柱の上端面に当接して支持されていて、該支持柱の
上端面が球面により構成されていることを特徴とする気
体ばね式除振装置。
2. The vertical gas spring according to claim 1, wherein the lower surface of the load receiving member of the piston is supported in contact with the upper end surface of the support column, and the upper end surface of the support column is formed of a spherical surface. A gas spring type vibration damping device, characterized in that:
【請求項3】 請求項2において、 水平方向の気体ばねは、固定基台を挟む水平方向の両側
部位において互いに中心軸が略一致するように対向配置
されていることを特徴とする気体ばね式除振装置。
3. The gas spring type according to claim 2, wherein the horizontal gas springs are disposed so as to face each other so that the central axes thereof substantially coincide with each other at both horizontal portions sandwiching the fixed base. Anti-vibration device.
【請求項4】 請求項3において、 水平方向に対向配置された一対の気体ばねの各気体室同
士を連通する連通路が設けられていることを特徴とする
気体ばね式除振装置。
4. A gas spring type vibration damping device according to claim 3, wherein a communication passage is provided for communicating the gas chambers of a pair of gas springs disposed to face each other in the horizontal direction.
【請求項5】 請求項1〜3のいずれか1つにおいて、 荷重受部材の上下ないし水平方向の加速度を検出する検
出手段と、 上下ないし水平方向の気体ばねの気体圧を調整する調整
手段と、 前記検出手段による検出結果に基づいて、前記荷重受部
材の上下ないし水平方向の振動を抑制するように、前記
調整手段により気体ばねの気体圧を変更調整させる制御
手段とが設けられていることを特徴とする気体ばね式除
振装置。
5. A detecting means for detecting vertical or horizontal acceleration of a load receiving member, and an adjusting means for adjusting gas pressure of a vertical or horizontal gas spring. And control means for changing and adjusting the gas pressure of the gas spring by the adjusting means so as to suppress vertical or horizontal vibration of the load receiving member based on the detection result by the detecting means. A gas spring type vibration damping device characterized by the above-mentioned.
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