JP2006322534A - 防振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、簡単な構成により、鉛直方向よりも水平方向の振動をより効果的に抑制するようにした防振装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 水平に固定配置された下板と、この下板に対して上方に所定間隔で水平に配置され且つ構造物等の被支持物を支持する上板と、上記下板と上板とを互いに連結する粘弾性体と、上記下板と上板との間にて鉛直方向に配置される圧縮コイルバネと、を含んでいる防振装置であって、上記コイルバネが、上記下板から上板に向かって鉛直に延びる中心線の周りに点対称である複数対の等角度間隔の位置に配置されていて、それぞれ外径と比較して自由長の長いコイルバネから成るように、防振装置１０を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば走査型電子顕微鏡等の構造物を支持し、その振動を抑制するための防振装置に関するものである。

従来、このような防振装置は、例えば水平に固定配置された下板に対して、その上方に所定間隔で水平に配置された上板をコイルバネによって支持すると共に、上記下板と上板とを互いに連結する粘弾性体により固有振動数を低下するように構成されている。そして、コイルバネは、撓み量を大きくすることにより、鉛直方向の除振効果を向上させるようにしている。

これは、防振の理論によれば、例えば構造物の防振を行なう場合、防振に関する固有振動数（共振周波数）ｆｏは、
（数１）
構造物を支持する際の撓み量に従属し、撓み量が大きくなるほど、固有振動数が低くなり、除振効果が向上することを利用している。

これに対して、特許文献１には、下板を固定台に対して三個以上のリンクにより吊下げて、これらのリンクを振り子として作用させることにより、水平方向の固有振動数を低下させて、水平方向の振動を抑制するようにした除振装置が開示されている。

また、特許文献２には、粘弾性体の頂部を圧下してその圧縮量を変化させることにより、コイルバネの固有振動数を低下させたままで、上記粘弾性体との組合せによって設定される共振周波数を調整する除振装置が開示されている。
特開２０００−１６１４３３号公報 特許第３５４３７５８号公報

ところで、上述した防振装置や特許文献１及び２による除振装置においては、以下のような不具合があった。
すなわち、上記防振装置においては、鉛直方向の振動を抑制するように構成されており、水平方向の振動を抑制するようには構成されていない。このため、水平方向の振動を抑制することは困難であった。

また、特許文献１による除振装置においては、リンクを利用することにより水平方向の振動を抑制するようにしていることから、構造が複雑になってしまう。 なおまた、特許文献２による除振装置においては、除振装置の設置現場において共振周波数を調整するようになっていることから、設置現場での設置作業が複雑になってしまう。

本発明は、以上の点から、簡単な構成により、鉛直方向よりも水平方向の振動をより効果的に抑制するようにした防振装置を提供することを目的としている。

上記目的は、本発明によれば、水平に固定配置された下板と、この下板に対して上方に所定間隔で水平に配置され且つ構造物等の被支持物を支持する上板と、上記下板と上板とを互いに連結する粘弾性体と、上記下板と上板との間にて鉛直方向に配置される圧縮コイルバネと、を含んでいる防振装置であって、上記コイルバネが、上記下板から上板に向かって鉛直に延びる中心線の周りに点対称である複数対の等角度間隔の位置に配置されていて、それぞれ外径と比較して自由長の長いコイルバネから構成されていることを特徴とする、防振装置により、達成される。

本発明による防振装置は、好ましくは、上記各コイルバネの水平方向のバネ定数が、鉛直方向のバネ定数に対して、１／５乃至１／２５である。

本発明による防振装置は、好ましくは、上記コイルバネのうち、上記中心線に関して一つおきに同じバネ定数のコイルバネが配置されている。

本発明による防振装置は、好ましくは、上記コイルバネのうち、上記中心線に関して対称位置に同じバネ定数のコイルバネが配置されている。

本発明による防振装置は、好ましくは、上記各コイルバネが、鉛直方向に関して中間板を介して互いに連結された二段に構成されている。

本発明による防振装置は、好ましくは、上記コイルバネが、鉛直方向に関して中間板を介して互いに連結された二段に構成されている防振装置において、上側のバネの弾性中心は下側のバネの弾性中心と同軸に配置されている。

本発明による防振装置は、好ましくは、上記コイルバネが、鉛直方向に関して中間板を介して互いに連結された二段に構成されている防振装置において、上側のバネ構成は下側のバネ構成と同一のバネ比率を有し、上記バネ構成のうちバネ定数の大きいバネの上にはバネ定数の大きいバネを構成する。

本発明による防振装置は、好ましくは、上記粘弾性体が、上板及び下板の中心線上に配置されている。

本発明による防振装置は、好ましくは、上記粘弾性体が、上板及び下板の中心線から外れて配置されている。

本発明による防振装置は、好ましくは、上記粘弾性体が、上記中心線方向に延び且つ下板及び／または上板に固定された中空円筒部内に配置されており、上記中空円筒部内に挿脱可能な調整ネジにより中心軸方向に圧縮調整される。

本発明による防振装置は、好ましくは、上記粘弾性体が、上板及び下板の中心線に対して線対称に且つこの中心線に対して傾斜して配置されている。

本発明による防振装置は、好ましくは、上記粘弾性体の傾斜角度がそれぞれ異なっている。

本発明による防振装置は、好ましくは、上記粘弾性体の内側粘弾性体の傾斜が、一次回転の中心に対してほぼ垂直な接線方向と一致するように、また外側粘弾性体の傾斜が、二次回転の中心に対してほぼ垂直な接線方向と一致するように、それぞれ選定される。

本発明による防振装置は、好ましくは、上記粘弾性体の受け台傾斜面がそれぞれ異なっている。

本発明による防振装置は、好ましくは、上記粘弾性体が、その長手方向に延び且つ一端が下板または上板に固定された中空円筒部内に配置されており、他端が上板または下板側に固定されていて、上記中空円筒部内に挿脱可能な調整ネジにより長手軸方向に圧縮調整される。

本発明による防振装置は、好ましくは、上記粘弾性体が、調整ネジ側に向かって徐々に小径になるテーパ状に形成されている。

上記構成によれば、下板と上板との間に鉛直方向に延びる各コイルバネが、中心線の周りに複数対配置されていると共に、外径と比較して長い自由長を有していることから、全体としての鉛直方向の撓み量が小さくなる。
これにより、被支持物の重心より下方の回転（一次回転）の固有振動数が重心より上方の回転（二次回転）の固有振動数より低くなり、上板そして被支持物の水平方向の揺れが、重心より下方側の揺れが低周波となって、鉛直方向よりも水平方向のたわみ量が相対的に大きくなるので、水平方向の固有振動数が低下し、水平方向の除振効果が向上することになる。

上記各コイルバネの水平方向のバネ定数が、鉛直方向のバネ定数に対して、１／５乃至１／２５である場合には、二次回転の中心がこの重心位置の近傍に位置することになるので、被支持物の水平方向の揺れが各コイルバネによって効果的に抑制され得ることになり、適正な水平方向の除振効果が得られる。
なお、水平方向のバネ定数が鉛直方向のバネ定数に対して１／５を超える場合、または水平方向のバネ定数が鉛直方向のバネ定数に対して１／２５未満の場合には、被支持物の重心より上方の回転中心がこの重心位置から離れてしまうので、被支持物の水平方向の揺れを抑制することが困難になってしまう。

上記コイルバネのうち、上記中心線に関して一つおきに同じバネ定数のコイルバネが配置されている場合には、中心線の周りにバランスの良好な除振効果が得られることになる。

上記コイルバネのうち、上記中心線に関して対称位置に同じバネ定数のコイルバネが配置されている場合には、中心線の対向位置に関してバランスの良好な除振効果が得られることになる。

上記各コイルバネが、鉛直方向に関して中間板を介して互いに連結された二段に構成されている場合には、各コイルバネを二段構成にすることによって、鉛直方向のバネ定数と水平方向のバネ定数の比がさらに小さくなり、水平方向の撓みがより低周波となるので、一次回転の中心が下方に移動される。
これにより、水平方向の揺れの原因となる一次回転と鉛直方向の揺れの原因となる二次回転が分離され得るので、水平方向の揺れが効果的に抑制され得ることになる。

上記粘弾性体が、上板及び下板の中心線上に配置されている場合には、上板は、粘弾性体を介して下板に対して中心線上で支持され、振動が吸収されることになる。

上記粘弾性体が、上板及び下板の中心線から外れて配置されている場合には、粘弾性体がバネの外側に配置され得ることになり、組立が容易に行なわれ得る。

上記粘弾性体が、上記中心線方向に延び且つ下板及び／または上板に固定された中空円筒部内に配置されており、上記中空円筒部内に挿脱可能な調整ネジにより中心軸方向に圧縮調整される場合には、鉛直方向に配置される粘弾性体により、鉛直方向の振動が吸収されることになると共に、調整ネジにより振動の吸収特性が調整され得る。

上記粘弾性体が、上板及び下板の中心線に対して線対称に且つこの中心線に対して傾斜して配置されている場合には、中心線の両側に位置する対の粘弾性体により、鉛直方向の振動が吸収され得ることになり、また上記粘弾性体の傾斜配置によって、水平方向の振動も吸収され得ることになる。

上記粘弾性体が、その長手方向に延び且つ一端が下板または上板に固定された中空円筒部内に配置されており、他端が上板または下板側に固定されていて、上記中空円筒部内に挿脱可能な調整ネジにより長手軸方向に圧縮調整される場合には、調整ネジの回転調整によって、粘弾性体が中空円筒部内にて長手方向に伸縮され、その振動吸収特性が調整される。

上記粘弾性体が、調整ネジ側に向かって徐々に小径になるテーパ状に形成されている場合には、粘弾性体が中空円筒部内に挿入される際に、円滑に中空円筒部内に挿入され得ることになる。

このようにして、本発明による防振装置によれば、簡単な構成により、鉛直方向よりも水平方向の振動をより効果的に抑制することができる。

以下、この発明の好適な実施形態を図１から図２０を参照しながら、詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

図１は、本発明による防振装置の第一の実施形態の概略構成を示している。
図１において、防振装置１０は、下板１１と、上板１２と、これらの下板１１と上板１２との間に配置される複数対（図示の場合、二対）の圧縮コイルバネ１３と、から構成されている。

上記下板１１は、水平に固定配置された例えば平板から構成されている。
上記上板１２は、同様に例えば平板から構成されており、上記下板１１に対して、その上方に所定間隔で水平に配置されている。
さらに、上記上板１２は、その上面に載置された構造物等の被支持物（例えば電子顕微鏡）１４を支持するようになっている。

上記圧縮コイルバネ１３は、上記下板１１及び上板１２を垂直に通る中心線に対して、所定半径の円周上にて、それぞれ上記中心線に対して平行に鉛直方向に延びるように、等角度間隔に配置されている。

ここで、各圧縮コイルバネ１３は、それぞれバネの外径と比較して自由長の長いバネが使用されており、対角線上に位置する圧縮コイルバネが互いに同じバネ定数を有している。すなわち、図２に示すように、圧縮コイルバネ１３ａ，１３ｃが所定のバネ定数を有し、また圧縮コイルバネ１３ｂ，１３ｃがこれとは異なるバネ定数を有するようになっている。
さらに、各圧縮コイルバネ１３は、水平方向のバネ定数Ｋｈが、鉛直方向のバネ定数Ｋｚに対して、その１／５乃至１／２５程度となるように選定されている。

なお、各圧縮コイルバネ１３は、それぞれ下端及び上端が上記下板１１及び上板１２に固定されている。ここで、各圧縮コイルバネ１３の下端及び上端に対応する下板１１または上板１２への固定は、例えば、下板１１または上板１２の各圧縮コイルバネ１３の固定位置に、バネ外径に合わせた嵌合溝またはキャップを形成しておき、これらの嵌合溝またはキャップ内に圧縮コイルバネ１３の下端または上端を挿入し、接着等により固定保持することにより、行なわれる。

本発明実施形態による防振装置１０は、以上のように構成されており、例えば電子顕微鏡等の装置１４の防振を行なう場合、図３に示すように、上記上板１２の上面に対して装置１４が固定保持される。
これにより、下板１１が振動したとき、この下板１１の振動が各圧縮コイルバネ１３により吸収されることにより、上板１２そして装置１４の振動が抑制され得ることになる。

以下に、図３を参照して、この場合の剛体モード（回転運動）を計算する。
Ｌをマウント位置（上板１２の上面）から重心点までの距離（ｃｍ），Ｋｚ及びＫｈをそれぞれ圧縮コイルバネ１３の鉛直方向及び水平方向のバネ定数（ｋｇ／ｃｍ），Ｇを重心位置，Ｓをマウント位置からの重心高さ（ｃｍ）とすると、このときの回転運動の中心の上記重心位置からの距離Ｚｒは、
（数２）
で表わされる。ここで、Ｂ，ｅ₀ ，Ｋｈ，ｉ₀ は、以下の式、即ち
（数３）
（数４）
（数５）
（数６）
で表わされる。なお、Ｉｇは、重心周りの慣性モーメント（ｋｇ・ｃｍ² ）である。

数式（２）から、Ｚｒの解は二次方程式となり、二個の解、即ち重心より下方側の（一次回転の）回転中心までの距離Ｚ１と、重心より上方側の（二次回転の）回転中心までの距離Ｚ２が得られる。
そして、この回転中心での固有振動数は、以下の式
（数７）
で表わされる。これを解くと、再び二個の解、即ち重心より下方側の（一次回転による）固有振動数ｆｒ１及び重心より上方側の（二次回転による）固有振動数ｆｒ２（ここで、ｆｒ１＜ｆｒ２）が得られる。
そして、これらの固有振動数から、上記防振装置１０により支持された装置１４の水平方向の揺れは、重心より下方側の揺れが低周波となり、重心より上方側の揺れがより高周波となることが分かる。

ところで、一般に、周波数が低くなるほど変位量の許容値が大きくなることが知られているので、より周波数の高い二次回転を抑制することが、装置１４の水平方向の振動を効果的に抑制することができる。
従って、上述した各圧縮コイルバネ１３のバネ定数比Ｋｈ／Ｋｚを変化させて、前述した剛体モードを計算する。

Ｋｈ／Ｋｚ＝１の場合には、図４（Ａ）に示すように、二次回転の中心が重心位置Ｇから離れてしまうので、重心位置Ｇにおける二次回転による揺れが大きくなる。
これに対して、Ｋｈ／Ｋｚ＝０．２の場合には、図４（Ｂ）に示すように、二次回転の中心が重心位置Ｇに近くなり、二次回転による揺れが小さくなる。
さらに、Ｋｈ／Ｋｚ＝０．０７の場合には、図４（Ｃ）に示すように、二次回転の中心が重心位置Ｇとほぼ同じになり、二次回転による揺れがさらに小さくなる。
従って、バネ定数比Ｋｈ／Ｋｚ≦１／５となることが、装置１４の水平方向の揺れを抑制するために有効であることが分かる。

上述した本発明実施形態による防振装置１０においては、二対の圧縮コイルバネ１３が、図２に示すように、同じバネ定数を有するものが対角線上に配置されるようになっているが、これに限らず、図５に示すように、種々の配置が可能である。
即ち、図５（Ａ）においては、三対の圧縮コイルバネ１３が互いに等角度間隔に、そして一つおきに同じバネ定数を有するように配置されている。

また、図５（Ｂ）乃至（Ｄ）においては、それぞれ四対の圧縮コイルバネ１３が配置されている。
図５（Ｂ）においては、同様に一つおきに同じバネ定数の圧縮コイルバネ１３が配置されている。
図５（Ｃ）においては、所定のバネ定数を有する一対の圧縮コイルバネ１３が対角線上に配置されていると共に、他の圧縮コイルバネはこれとは異なるバネ定数を有するようになっている。
図５（Ｄ）においては、第一のバネ定数を有する一対の圧縮コイルバネ１３が対角線上に配置されていると共に、第二のバネ定数を有する一対の圧縮コイルバネ１３が、上記圧縮コイルバネとは直角方向の対角線上に配置されており、他の圧縮コイルバネはこれとは異なるバネ定数を有するようになっている。

図６は、本発明による防振装置の第二の実施形態の構成を示している。
図６において、防振装置２０は、下板２１と、上板２２と、これらの下板２１と上板２２との間に配置される複数対の圧縮コイルバネ２３と、下板２１及び上板２２の中心軸に沿って配置された粘弾性体２４と、から構成されている。
上記下板２１及び上板２２は、図１に示した防振装置１０における下板１１及び上板１２と同様の構成であるので、詳細な説明は省略する。

上記圧縮コイルバネ２３は、この場合には、二段構成になっている。
すなわち、各圧縮コイルバネ２３は、それぞれ下側バネ２３ａと上側バネ２３ｂから構成されており、下側バネ２３ａと上側バネ２３ｂとは同じバネ比率となるように配置されている。

二段構成になっている上側のバネ２３ｂの弾性中心は、下側のバネ２３ｂの弾性中心と同軸に配置し、各段のバネ構成のうち、バネ定数の大きいバネの上にはバネ定数の大きいバネを構成するように配置されている。

そして、各圧縮コイルバネ２３は、それぞれ下側バネ２３ａの下端が下板２１の上面のバネ受け孔２１ｄ内に接着等により固定されると共に、その上端が中間板２３ｃの下面に接着等により固定され、また上側バネ２３ｂの下端が中間板２３ｃに接着等により固定されると共に、その上端が上板２２の下面のバネ受け孔２２ｄ内に接着等により固定されるようになっている。

上記粘弾性体２４は、粘弾性を有する材料、例えば熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂などから構成されており、図示の場合上方に向かって先細になるようにテーパ状に形成されている。
そして、上記粘弾性体２４は、下端が下板２１の上面中心に設けられた比較的浅い溝孔２１ｂ内に挿入され、接着等により固定されている。

また、上記粘弾性体２４は、その上部が、上板２２の中心から下方に延びる中空円筒部２２ａ内に下方から挿入されるようになっている。ここで、上記粘弾性体２４は、上記中空円筒部２２ａ内に挿入される部分の高さＨｎと挿入されない部分の高さＨｋの比Ｈｋ／Ｈｎ＝３０／５０≦０．８となるように選定されている。
さらに、上記粘弾性体２４は、その上端面に平坦な円板状の金具２４ａが取り付けられている。

上記中空円筒部２２ａは、その中間高さ位置にフランジ部２２ｂを備えており、このフランジ部２２ｂの中心に、上方から調整ネジ２２ｃが螺合されている。 これにより、調整ネジ２２ｃをネジ込むことにより、この調整ネジ２２ｃの先端が中空円筒部２２ａ内にて粘弾性体２４を上方から圧縮することにより、減衰力が得られると共に、調整ネジ２２ｃの先端の進退により、減衰力を調整することができるようになっている。

このような構成の防振装置２０によれば、図１に示した防振装置１０と同様に作用して、水平方向の揺れを効果的に抑制すると共に、粘弾性体２４の減衰作用により、鉛直方向の揺れを減衰させて、より一層効果的に水平方向の揺れを抑制することができる。
また、上記調整ネジ２２ｃをねじ込むことにより、粘弾性体２４が中空円筒部２２ａ内で上下方向に圧縮されて、その側面が中空円筒部２２ａの内壁面に当たることによって、水平方向の減衰力が増大され得ることになる。

さらに、各圧縮コイルバネ２３が二段構成であることから、バネ定数比Ｋｈ／Ｋｚをさらに小さくし、水平方向の揺れをより低周波にして、一次回転の中心を装置から下方に離すことにより、振動に関して、装置の水平方向の揺れと、二次回転による鉛直方向の揺れとを効果的に分離し、鉛直方向の揺れを粘弾性体２４により抑制することが可能になる。
この場合、各圧縮コイルバネ２３のバネ定数比Ｋｈ／Ｋｚは、Ｋｈ／Ｋｚ≧１／２５とすることによって、一次回転の揺れと二次回転の揺れを分離することが可能になる。これにより、水平方向の揺れがより一層効果的に抑制され得ることになる。

ここで、図７は、一次回転及び二次回転による除振特性としての振動伝達率を示しており、一次回転及び二次回転の存在により、これらの回転運動による振動が共振現象を引き起こすことによる、除振特性の悪化〜改善を示している。
図７（Ａ）は、粘弾性体なしで、ｆｒ１＝１．７Ｈｚ，ｆｒ２＝４．０Ｈｚの場合の振動伝達率を示しており、一次回転及び二次回転の固有振動周波数ｆｒ１，ｆｒ２が互いに近いと、一次回転の揺れが収まる周波数帯で二次回転の揺れが発生することになり、除振特性が悪化することになる。
また、図７（Ｂ）は、同様に粘弾性体なしで、ｆｒ１＝１．２Ｈｚ，ｆｒ２＝５．１Ｈｚの場合の振動伝達率を示しており、上記固有振動周波数ｆｒ１，ｆｒ２が互いに離れることによって、二次回転による振動伝達率の立上りが小さくなり、除振特性が改善されることが分かる。
これに対して、図７（Ｃ）は、図７（Ｂ）の条件に、粘弾性体２４を追加した場合の振動伝達率を示しており、粘弾性体２４により鉛直方向に強い減衰力が作用することにより、鉛直方向に作用する二次回転による振動が効果的に抑制され、除振特性がより一層改善されることが分かる。

なお、この場合、下側バネ２３ａのバネ定数が上側バネ２３ｂのバネ定数と比較して十分に大きく、下側バネ２３ａが振動抑制の際に殆ど変形しない場合には、下側バネ２３ａは互いに同じバネ定数を有していてもよい。

図８は、本発明による防振装置の第三の実施形態を示している。
図８において、防振装置３０は、図６に示した防振装置２０と同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記防振装置３０は、図６に示した防振装置２０と比較して、粘弾性体２４が上下逆に配置されていると共に、粘弾性体２４を受容する中空円筒部２２ａの代わりに、下板２１側に備えられた中空円筒部２１ｃを備えている点でのみ異なる構成になっている。

このような構成の防振装置３０によれば、図６に示した防振装置２０と同様に作用して、粘弾性体２４により鉛直方向の振動が減衰されると共に、水平方向の振動が各圧縮コイルバネ２３により効果的に抑制され得ることになる。

図９は、本発明による防振装置の第四の実施形態を示している。
図９において、防振装置４０は、図６に示した防振装置２０と同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記防振装置４０は、図６に示した防振装置２０と比較して、上板２２側の中空円筒部２２ａに加えて、下板２１側に備えられた中空円筒部２１ｃを備えている点で異なる構成になっている。尚、この場合には、下板２１側の中空円筒部２１ｃは、調整ネジを備えていない。

このような構成の防振装置４０によれば、図６及び図８に示した防振装置２０及び３０と同様に作用して、粘弾性体２４により鉛直方向の振動が減衰されると共に、水平方向の振動が各圧縮コイルバネ２３により効果的に抑制され得ることになる。
さらに、この場合、粘弾性体２４の比Ｈｋ／Ｈｎを小さくすることができるので、水平方向に関する減衰力をより大きく設定することができると共に、粘弾性体２４の全長を長くすることができることから、鉛直方向の減衰力を小さく設定することも可能になる。

ここで、図１０は、前述した図７と同様の振動伝達率を示すグラフであり、図９の防振装置４０により、水平方向に減衰量を与えることによって、一次回転の固有振動数の共振倍率が低下して、水平方向の振動の共振による増幅が抑制され得ることになる。

図１１は、本発明による防振装置の第五の実施形態の構成を示している。
図１１において、防振装置５０は、下板５１と、上板５２と、これらの下板５１と上板５２との間にて中心軸に沿って配置されるただ一つの圧縮コイルバネ５３と、下板２１及び上板２２の側縁にて鉛直方向に配置された粘弾性体５４と、から構成されている。
上記下板５１及び上板５２は、図１に示した防振装置１０における下板１１及び上板１２と同様の構成であるので、詳細な説明は省略する。

上記圧縮コイルバネ５３は、この場合、鉛直方向に比較的柔らかいバネが使用されており、その下端が下板５１の上面のバネ受け孔５１ａ内に接着等により固定されると共に、その上端が上板５２の下面のバネ受け孔５２ａ内に接着等により固定されるようになっている。
ここで、前記数式（１）から、ｆ0 を２．０Ｈｚ以下に設定するためには、たわみ量δが６５ｍｍ以上にする必要がある。このとき、上記圧縮コイルバネ５３を撓ませた状態で、図６に示すように、粘弾性体５４を圧縮コイルバネ５３の内側に配置することは困難である。

従って、この実施形態においては、粘弾性体５４は、圧縮コイルバネ５３の外側に配置されている。なお、実際の使用例では、好ましくは、図１２に示すように、除振すべき装置１４に関して、装置１４の重心位置Ｇからできるだけ遠くなるように、装置１４の下面の四つの隅部にて、それぞれ粘弾性体５４が角部外側に位置するように、四つの防振装置５０が配置される。
これにより、鉛直方向に作用する一次回転の揺れが効果的に抑制されるが、二次回転の中心は重心位置Ｇより高い位置に在るので、水平方向の減衰力を高める必要がある。このため、粘弾性体５４は、図９に示した防振装置４０におけると同様に、下板５１側及び上板５２側にそれぞれ設けられた双方の中空円筒部内に挿入されることにより、水平方向の減衰力が高められるようになっている。

このような構成の防振装置５０によれば、図６に示した防振装置２０と同様に作用して、粘弾性体５４により鉛直方向の振動が減衰されると共に、水平方向の振動が圧縮コイルバネ５３により効果的に抑制され得ることになる。
さらに、この場合、粘弾性体５４が圧縮コイルバネ５３の外側に配置されているので、鉛直方向に柔らかく、たわみ量の大きいバネを使用した場合でも、確実に粘弾性体５４を配置することができる。

図１３は、本発明による防振装置の第六の実施形態の構成を示している。
図１３において、防振装置６０は、図６に示した防振装置２０と同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記防振装置６０は、図６に示した防振装置２０と比較して、鉛直方向に配置された粘弾性体２４の代わりに、上方に向かって所定角度θだけ互いに逆方向に外側に向かって傾斜して配置された一対の粘弾性体６１を備えている点で異なる構成になっている。
なお、この場合、上記一対の粘弾性体６１の上記所定角度θはそれぞれ異なっていてもよい。

上記各粘弾性体６１は、それぞれその下端が下板２１の中心から上方に延びる受け台６２の傾斜面６２ａ，６２ｂに対して接着等により固定されていると共に、それぞれその上端が、上板２２の下面に対して斜めに支持された中空円筒部６３ａ，６３ｂ内に挿入され、調整ネジ６４ａ，６４ｂにより長手方向に圧縮され得るようになっている。なお、この場合、上記受け台６２の傾斜面６２ａ，６２ｂの傾斜面積はそれぞれ異なっていてもよい。
これにより、装置１４の一次回転及び二次回転による回転運動の向きに沿って各粘弾性体６１を配置することにより、より大きな減衰量が得られ、共振現象が抑制され得ることになる。
ここで、各粘弾性体６１は、図１４（Ａ）に示すように、図５（Ａ）と同様に環状に配置された四対の圧縮コイルバネ２３のうち、対角線上に位置する一対の圧縮コイルバネが省略され、省略された圧縮コイルバネが在ったスペースに、配置されるようになっている。
なお、圧縮コイルバネ２３が、図１４（Ｂ）に示すように二列に並んで配置され、これらの列の間に、上記各粘弾性体６１が配置されていてもよい。

そして、実際の使用例では、好ましくは図１５に示すように、除振すべき装置１４の下面の四つの隅部にて、それぞれ粘弾性体６１が装置１４の中心付近の重心位置Ｇに向かうように、四つの防振装置６０が配置される。
これにより、装置１４に関して水平方向に作用する一次回転の揺れが、粘弾性体６１によって重心位置Ｇに関して効果的に抑制され、Ｘ方向及びＹ方向の揺れが抑制されることになる。

この場合、図１６に示すように、各防振装置６０における内側の粘弾性体６１の傾斜が、一次回転の中心に対してほぼ垂直な接線方向と一致するように、また各防振装置６０における外側の粘弾性体６１の傾斜が、二次回転の中心に対してほぼ垂直な接線方向と一致するように、それぞれ選定されると、一次回転及び二次回転による揺れが、それぞれ対応する粘弾性体６１によって、より効果的に減衰され得ることになる。
その際、二次回転の固有振動数は一次回転の固有振動数より高いことから、減衰力の大きい粘弾性体６１を使用することによって、より強い減衰効果が得られることになる。

ここで、粘弾性体６１は、長手方向に対して垂直な方向に強い減衰力を有しているが、長手方向にはあまり大きな減衰力を備えていない。これにより、長手方向に対して垂直な方向に関して、除振効果の制御が行なわれ得ることになる。従って、例えばクリーンルーム等の振動に関して、電気機械設備による高周波の鉛直方向の振動が大きい場合に、適宜の減衰力を備えた防振装置が提供され得ることになる。
すなわち、粘弾性体が垂直に配置されている場合には、水平方向の減衰力を得るために、粘弾性体を調整ネジで圧縮したり、長手方向の有効長を変化させる等により水平方向の減衰力を調整していたので、大きな水平方向の減衰力を得ることができず、さらに水平方向の減衰力の調整に伴って鉛直方向の減衰力も変化してしまった。
これに対して、本発明実施形態の防振装置６０によれば、粘弾性体６１が傾斜して配置されていることによって、鉛直方向に関して粘弾性体６１の曲げ変形による減衰力が得られることになるので、鉛直方向の減衰力をあまり強くすることなく、水平方向に関して強い減衰力が得られることになる。

ここで、図１７は、前述した図７と同様の振動伝達率を示すグラフであり、図１３の防振装置６０により、傾斜方向に減衰量を与えることによって、一次回転による共振が抑制され、除振効果がより一層向上していることが分かる。
また、図１８は、装置１４として電子顕微鏡を使用した場合における種々の減衰定数、即ち減衰定数０．１５，０．２２及び０．４に対する電子顕微鏡のステージ移動時の振動減衰波形を示すグラフである。これらのグラフによって、減衰定数０．４であれば、防振装置６０の除振作用によって、２秒以内に振動が収まることが分かる。

図１９は、上述した防振装置６０の他の使用例を示しており、図１６の場合と比較して、装置１４の重心位置Ｇが比較的高くなっている。そして、外側の粘弾性体６１が、二次回転中心に対してほぼ垂直な接線方向と一致するように配置されている。
これにより、図１９（Ｂ）に詳細に示すように、二次回転による揺れが、粘弾性体６１の長手方向とほぼ一致することにより、粘弾性体６１の長手方向の減衰力により効果的に抑制されると共に、一次回転による低周波の揺れが、粘弾性体６１の曲げによる減衰力により抑制されることになる。

上述した防振装置６０における粘弾性体６１の有無による除振特性の比較を、図２０のグラフを参照して説明する。
図２０において、上段の三つのグラフ（図２０（Ａ），（Ｂ），（Ｃ））が粘弾性体６１を備えていない場合の除振特性（振動伝達率）を示しており、下段の三つのグラフ（図２０（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ））が粘弾性体６１を備えた場合の除振特性を示している。
また、各段の三つのグラフは、左から順に、水平Ｘ方向，水平Ｙ方向そして鉛直Ｚ方向の除振特性を示している。

上段の三つのグラフから、圧縮コイルバネ２３のみで、粘弾性体６１を備えていない場合には、水平方向に関して約０．８，３．７，５．７，６．０及び１４．４Ｈｚ、そして鉛直方向に関して約０．８，３．８，１３．６，１４．３Ｈｚの共振周波数が現われており、それぞれ共振倍率が１０乃至４５ｄＢあることが分かる。
これに対して、下段の三つのグラフから、粘弾性体６１を備えている場合には、二次回転の揺れが粘弾性体６１により減衰されることから、共振周波数は、それぞれ水平方向に関して約０．８５（共振倍率２ｄＢ）、そして鉛直方向に関して約４．６５Ｈｚ（共振倍率１４ｄＢ）のみになる。すなわち、共振領域が水平方向の一次回転の揺れ、そして鉛直並進モードのみとなり、広い範囲で除振効果が得られることが分かる。

このようにして、本発明によれば、鉛直方向の撓み量の小さい圧縮コイルバネを使用して、水平方向の撓み量を相対的に大きくすることにより、水平方向の固有振動数が低下するので、水平方向の除振効果が向上することになる。

上述した実施形態においては、装置１４として電子顕微鏡の除振を行なう場合について説明したが、これに限らず、他の各種機器装置、殊に精密機器類などの除振のために使用してもよいことは明らかである。

以上述べたように、本発明によれば、簡単な構成により、鉛直方向よりも水平方向の振動をより効果的に抑制するようにした、極めて優れた防振装置が提供され得る。

本発明による防振装置の第一の実施形態の構成を示す概略側面図である。 図１の防振装置における圧縮コイルバネの配置を示す概略平面図である。 図１の防振装置の使用例を示す概略側面図である。 図３の使用例におけるバネ定数比Ｋｈ／Ｋｚを変化させた場合の剛体モードを示す概略図である。 図１の防振装置における圧縮コイルバネの他の配置を示す概略平面図である。 本発明による防振装置の第二の実施形態の構成を示す概略側面図である。 図６の防振装置による除振特性を示すグラフである。 本発明による防振装置の第三の実施形態の構成を示す概略側面図である。 本発明による防振装置の第四の実施形態の構成を示す概略側面図である。 図９の防振装置による除振特性を示すグラフである。 本発明による防振装置の第五の実施形態の構成を示す概略側面図である。 図１１の防振装置の使用例を示す（Ａ）概略平面図及び（Ｂ）部分側面図である。 本発明による防振装置の第六の実施形態の構成を示す概略側面図である。 図１３の防振装置における圧縮コイル及び粘弾性体の配置例を示す概略平面図である。 図１３の防振装置の使用例を示す概略平面図である。 図１５の使用例の概略側面図である。 図１５の使用例における除振効果を示すグラフである。 図１５の使用例における電子顕微鏡のステージ移動時の振動減衰波形を示すグラフである。 図１３の防振装置の他の使用例を示す概略側面図である。 図１９の使用例における粘弾性体の有無による除振特性を示すグラフである。

符号の説明

１０ 防振装置
１１ 下板
１２ 上板
１３ 圧縮コイルバネ
１４ 装置（電子顕微鏡）
２０，３０，４０ 防振装置
２１ 下板
２１ｃ 中空円筒部
２１ｄ バネ受け孔
２２ 上板
２２ａ 中空円筒部
２２ｃ 調整ネジ
２２ｄ バネ受け孔
２３ 圧縮コイルバネ
２３ａ 下側バネ
２３ｂ 上側バネ
２４ 粘弾性体
５０ 防振装置
５１ 下板
５２ 上板
５３ 圧縮コイルバネ
５４ 粘弾性体
６０ 防振装置
６１ 粘弾性体

Claims (16)

1. 水平に固定配置された下板と、この下板に対して上方に所定間隔で水平に配置され且つ構造物等の被支持物を支持する上板と、上記下板と上板とを互いに連結する粘弾性体と、上記下板と上板との間にて鉛直方向に配置される圧縮コイルバネと、を含んでいる防振装置であって、
   上記コイルバネが、上記下板から上板に向かって鉛直に延びる中心線の周りに点対称である複数対の等角度間隔の位置に配置されていて、それぞれ外径と比較して自由長の長いコイルバネから構成されていることを特徴とする、防振装置。
2. 上記各コイルバネの水平方向のバネ定数が、鉛直方向のバネ定数に対して、１／５乃至１／２５であることを特徴とする、請求項１に記載の防振装置。
3. 上記コイルバネのうち、上記中心線に関して一つおきに同じバネ定数のコイルバネが配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の防振装置。
4. 上記コイルバネのうち、上記中心線に関して対称位置に同じバネ定数のコイルバネが配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の防振装置。
5. 上記各コイルバネが、鉛直方向に関して中間板を介して互いに連結された二段に構成されていることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の防振装置。
6. 上記コイルバネが、鉛直方向に関して中間板を介して互いに連結された二段に構成されている防振装置において、上側のバネの弾性中心は下側のバネの弾性中心と同軸に配置することを特徴とする、請求項１から５の何れかに記載の防振装置。
7. 上記コイルバネが、鉛直方向に関して中間板を介して互いに連結された二段に構成されている防振装置において、上側のバネ構成は下側のバネ構成と同一のバネ比率を有し、上記バネ構成のうちバネ定数の大きいバネの上にはバネ定数の大きいバネを構成することを特徴とする、請求項１から６の何れかに記載の防振装置。
8. 上記粘弾性体が、上板及び下板の中心線上に配置されていることを特徴とする、請求項１から７の何れかに記載の防振装置。
9. 上記粘弾性体が、上板及び下板の中心線から外れて配置されていることを特徴とする、請求項１から７の何れかに記載の防振装置。
10. 上記粘弾性体が、上記中心線方向に延び且つ下板及び／または上板に固定された中空円筒部内に配置されており、上記中空円筒部内に挿脱可能な調整ネジにより中心軸方向に圧縮調整されることを特徴とする、請求項１から７の何れかに記載の防振装置。
11. 上記粘弾性体が、上板及び下板の中心線に対して線対称に且つこの中心線に対して傾斜して配置されていることを特徴とする、請求項１から７の何れかに記載の防振装置。
12. 上記粘弾性体の傾斜角度がそれぞれ異なっていることを特徴とする、請求項１１に記載の防振装置。
13. 上記粘弾性体の内側粘弾性体の傾斜が、一次回転の中心に対してほぼ垂直な接線方向と一致するように、また外側粘弾性体の傾斜が、二次回転の中心に対してほぼ垂直な接線方向と一致するように、それぞれ選定されることを特徴とする、請求項１１に記載の防振装置。
14. 上記粘弾性体の受け台傾斜面がそれぞれ異なっていることを特徴とする、請求項１１に記載の防振装置。
15. 上記粘弾性体が、その長手方向に延び且つ一端が下板または上板に固定された中空円筒部内に配置されており、他端が上板または下板側に固定されていて、上記中空円筒部内に挿脱可能な調整ネジにより長手軸方向に圧縮調整されることを特徴とする、請求項１１に記載の防振装置。
16. 上記粘弾性体が、調整ネジ側に向かって徐々に小径になるテーパ状に形成されていることを特徴とする、請求項８に記載の防振装置。

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