JP2015057561A - Gas spring type vibration isolation device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、被支持体を気体ばねにより弾性的に支持する気体ばね式除振装置に関する。 The present disclosure relates to a gas spring vibration isolator that elastically supports a supported body with a gas spring.
従来から、この種の除振装置として、ダイヤフラム形の空気ばねを使用した除振装置のピストンにジンバル機構と転動機構とを組み込んで、被支持体と床面との間の水平方向における変位をピストンの揺動運動に変換することにより、水平方向にも柔らかなばね特性を得られるようにした、ドームジンバルピストンと呼ばれるピストンを用いた装置が知られている。 Conventionally, as a vibration isolator of this type, a piston in a vibration isolator using a diaphragm-type air spring is incorporated with a gimbal mechanism and a rolling mechanism, and the horizontal displacement between the supported body and the floor surface There is known a device using a piston called a dome gimbal piston, which can obtain a soft spring characteristic in the horizontal direction by converting the oscillating motion into a swinging motion of the piston.
このような除振装置の概略構成を図12(a),(b)に示す。除振装置は、図12(a)に示すように、被支持体の荷重を受ける円盤状のロードディスク(荷重受け部材)101と、その下方に位置する空気ばねのピストン103とを備える。ピストン103は、外周をダイヤフラム(可撓性部材)105により保持されるドーナツ形状のピストン本体107の底部に下方へ延びる有底筒状のピストンウエル109を設けた構造を有する。このピストン103には、サポートロッド111がピストン本体107の上側からピストンウエル109の中空部に挿入されて、同ロッド111の下端部がピストンウエル109の底部でピボット支持されている。
The schematic configuration of such a vibration isolator is shown in FIGS. As shown in FIG. 12A, the vibration isolator includes a disk-shaped load disk (load receiving member) 101 that receives the load of the supported body, and a
そして、ロードディスク101は、このサポートロッド111の上端部で支持されている。サポートロッド111の上端部には、ピストン本体107の上面よりも上方に突出し、同ロッド111の他の部分よりも拡径されると共に、その上面全体が上方に張り出す球面状(ドーム状)の曲面に形成された転動子113が設けられている。この転動子113は、ロードディスク101の下面に取り付けられた位置決め用のゴム弾性リング115で外周側から保持されている。そして、サポートロッド111は、転動子113の曲面をロードディスク101の下面に転動自在に当接させることにより、ロードディスク101に対して揺動するようになっている。
The
ドームジンバルピストンを用いた除振装置では、上記の構造により、図12(b)に示すように、ロードディスク101、ピストン103及びサポートロッド111が一体的に空気ばね18により支持されて上下方向の振動に対し優れた除振効果が得られ、さらに、ピストン本体107を保持するダイヤフラム105がそのピストン本体107を挟んで上下にうねるように撓むことでピストン103が揺動すると共に、転動子113がロードディスク101の下面で転動することでサポートロッド111が揺動し、これらピストン103及びサポートロッド111の揺動の組合せにより水平方向の振動に対しても優れた除振効果が得られる(例えば、特許文献1参照)。
In the vibration isolator using the dome gimbal piston, the
また、気体ばね式除振装置としては、ピストンにジンバル機構を組み込む一方、上記転動機構を備えない、ジンバルピストンと呼ばれるピストンを用いた装置も知られている。この除振装置では、ピストンウエル内の中空部にダンパーとして作用するシリコンオイルを収容し、サポートロッドの下端側の部分をシリコンオイルに浸すことにより、ピストンにおける水平方向の振動に減衰効果を得て、除振装置の設置面からの振動数が除振装置の固有振動数に一致する共振時の伝達率を抑えることが知られている(例えば、特許文献2参照)。 As a gas spring type vibration isolator, a device using a piston called a gimbal piston that incorporates a gimbal mechanism in the piston but does not include the rolling mechanism is also known. In this vibration isolator, silicon oil acting as a damper is accommodated in the hollow portion in the piston well, and the lower end side portion of the support rod is immersed in silicon oil to obtain a damping effect on the horizontal vibration in the piston. In addition, it is known that the transmission rate at the time of resonance in which the vibration frequency from the installation surface of the vibration isolation device matches the natural frequency of the vibration isolation device is suppressed (for example, see Patent Document 2).
上述のドームジンバルピストンを用いた除振装置では、サポートロッド111の上端部に設けた転動子113の曲面でロードディスク101を支承するという構造なので、転動子113に位置決めのためのゴム弾性リング115を取り付けていても、それだけではロードディスク101に対する転動子113の微小な位置ずれの発生を防止し切れないという不具合がある。このことについて、図13を参照しながら以下に詳述する。図13は、除振装置の空気ばねの空気圧が低下した状態を示す模式図である。
In the vibration isolator using the dome gimbal piston described above, the
例えば、除振装置のメンテナンス時などに空気ばねの空気を抜いたときや、或いは何らかの事情で空気ばねの空気圧が低下したときには、図13に示すように、ピストン本体107が降下し、サポートロッド111が自重で下方に引っ張られるため、同ロッド111上端部の転動子113は、ゴム弾性リング115から抜けてロードディスク101の下面から離間することになる。そうなると、その後に空気ばねの空気圧が回復してピストン本体107が上昇し、再び図12(a)に示す状態に復帰したとしても、ロードディスク101に対する転動子113の当接位置、つまり転動子113によるロードディスク101の支承位置は厳密には元通りの位置に戻ることはなく、水平方向に僅かな位置ずれが発生する。その結果、ロードディスク101の位置が水平方向に僅かにずれることなり、例えばサブミクロン単位の精度が要求される半導体製造設備などを搭載する場合に問題となるおそれがある。
For example, when the air spring is evacuated during maintenance of the vibration isolator, or when the air pressure of the air spring decreases for some reason, as shown in FIG. Is pulled downward by its own weight, the
そこで、転動子がロードディスクの下面から離間するのを防止すべく、空気ばねの空気圧が低下したときのピストンの過度な降下を規制するストッパー機構を除振装置に設けることが考えられるが、この場合には、装置構造が複雑になってコストアップを招いてしまう。 Therefore, in order to prevent the rolling element from separating from the lower surface of the load disk, it is conceivable to provide the vibration isolator with a stopper mechanism that restricts excessive lowering of the piston when the air spring air pressure decreases. In this case, the device structure becomes complicated, leading to an increase in cost.
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、ドームジンバルピストンなどの転動機構を組み込んだピストンを用いる気体ばね式除振装置において、荷重受け部材の水平方向への微小な位置ずれを簡単な構造で実質的に解消することにある。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a horizontal structure for a load receiving member in a gas spring type vibration isolator using a piston incorporating a rolling mechanism such as a dome gimbal piston. The purpose is to substantially eliminate the slight positional deviation in the direction with a simple structure.
上記の目的を達成するために、この発明では、荷重受け部材とピストンとに転動機構を構成する機構部材をそれぞれ取り付け、これら両方の機構部材を上下方向に当接させた状態で保持具で取り囲んで拘束し、その保持具を荷重受け部材とピストンとに対し機構部材を介してか或いは直接にそれぞれ固定するようにした。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a mechanism member constituting a rolling mechanism is attached to the load receiving member and the piston, respectively, and both the mechanism members are in contact with each other in the vertical direction. Surrounding and restraining, the holder was fixed to the load receiving member and the piston via a mechanism member or directly.
具体的には、本発明は、被支持体の荷重を受ける荷重受け部材を上面に開口部を有するケースの上方に配置し、その荷重受け部材を支持するピストンを開口部からケース内に挿入して、そのピストンの下端面を前記ケースの内部に臨ませると共に、そのピストンの外周からケースの開口部の周縁までを環状の可撓性部材により閉塞して、被支持体の荷重を弾性的に支持する気体ばねを構成した気体ばね式除振装置を対象とし、以下の解決手段を講じたものである。 Specifically, in the present invention, a load receiving member that receives a load of a supported body is disposed above a case having an opening on the upper surface, and a piston that supports the load receiving member is inserted into the case from the opening. The lower end surface of the piston faces the inside of the case, and the outer periphery of the piston to the periphery of the opening of the case is closed with an annular flexible member to elastically support the load on the supported body. The following solution is taken for a gas spring vibration isolator that constitutes a gas spring to be supported.
すなわち、第1の発明は、荷重受け部材に対してピストンを転動させる転動機構を備える。この転動機構は、荷重受け部材に取り付けられた第1の機構部材と、ピストンに取り付けられた第2の機構部材とを有する。これら第1の機構部材及び第2の機構部材のうち、一方の機構部材は、凸状に張り出した曲面を有する転動子であり、他方の機構部材は、この転動子の曲面を転動自在に受ける被転動面を有する受け座である。転動子と受け座とは、転動子の転動動作を弾性変形を以て許容するゴム製の保持具でこれら両部材の側方周囲を囲い込むことにより、曲面と被転動面とを上下方向に当接させた状態に拘束されている。そして、第1の発明は、保持具が、荷重受け部材及び第1の機構部材のうち少なくとも一方の部材と、ピストン及び第2の機構部材のうち少なくとも一方の部材とに固定されていることを特徴とする。 That is, 1st invention is provided with the rolling mechanism which rolls a piston with respect to a load receiving member. The rolling mechanism includes a first mechanism member attached to the load receiving member and a second mechanism member attached to the piston. Of these first mechanism member and second mechanism member, one mechanism member is a rolling element having a convexly protruding curved surface, and the other mechanism member rolls on the curved surface of the rolling element. A receiving seat having a rolling surface that is freely received. The rolling element and the seat are made of rubber that allows the rolling movement of the rolling element by elastic deformation. It is constrained in a state where it is in contact with the direction. In the first invention, the holder is fixed to at least one member of the load receiving member and the first mechanism member and to at least one member of the piston and the second mechanism member. Features.
この第1の発明によると、転動子と受け座とを保持具で囲い込んで曲面と被転動面とを当接させた状態で拘束し、その保持具を、荷重受け部材及びこれに取り付けられた第1の機構部材のうち少なくとも一方の部材と、ピストン及びこれに取り付けられた第2の機構部材のうち少なくとも一方とに固定するようにしたから、何らかの理由で気体ばねの気圧が低下し、ピストンが自重で下方に引っ張られて降下しても、荷重受け部材とピストンとの上下方向における位置関係が保持具で維持されるので、転動子の曲面とこれに当接する受け座の被転動面とが離間するのを防止できる。したがって、空気ばねの空気圧が低下したときのピストンの過度な降下を規制するストッパー機構を除振装置に設けなくて済み、転動子と受け座との位置ずれが防止されるので、これに起因する荷重受け部材の水平方向への位置ずれを簡単な構造で実質的に解消することができる。 According to the first aspect of the invention, the rolling element and the receiving seat are enclosed by the holding tool and restrained in a state where the curved surface and the driven surface are in contact with each other, and the holding tool is attached to the load receiving member and the load receiving member. Since it is fixed to at least one of the attached first mechanism member and at least one of the piston and the second mechanism member attached thereto, the pressure of the gas spring is lowered for some reason. However, even if the piston is pulled downward by its own weight, the positional relationship between the load receiving member and the piston in the vertical direction is maintained by the holder, so the curved surface of the rolling element and the receiving seat that contacts this It is possible to prevent separation from the driven surface. Therefore, it is not necessary to provide the vibration isolator with a stopper mechanism that restricts the excessive lowering of the piston when the air spring air pressure drops, and the displacement between the rolling element and the receiving seat is prevented. The displacement of the load receiving member in the horizontal direction can be substantially eliminated with a simple structure.
第2の発明は、第1の発明の気体ばね式除振装置において、保持具が、転動子及び受け座が内部に嵌入される筒状に形成され、上下方向における両端部に外側方へ突出した突出片を有する構成となっている。そして、第2の発明は、荷重受け部材に、保持具の上側の突出片を当該荷重受け部材側に押さえ付けて固定する上側固定部材が取り付けられ、ピストンに、保持具の下側の突出片を当該ピストン側に押さえ付けて固定する下側固定部材が取り付けられていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the gas spring vibration isolator of the first aspect, the holder is formed in a cylindrical shape into which the rolling element and the receiving seat are fitted, and outwards at both ends in the vertical direction. It has the structure which has the protrusion piece which protruded. In the second invention, the load receiving member is provided with an upper fixing member that presses and fixes the upper protruding piece of the holder against the load receiving member side, and the lower protruding piece of the holding tool is attached to the piston. The lower side fixing member which presses and fixes to the said piston side is attached, It is characterized by the above-mentioned.
この第2の発明によると、保持具の上下両端部に設けた突出片を上側固定部材及び下側固定部材で押さえ付けることで荷重受け部材とピストンとに物理的に固定するようにしたので、上側固定部材を荷重受け部材に、下側固定部材をピストンにそれぞれ取り付けるだけで保持具をこれら荷重受け部材及びピストンに簡単に固定することができる。 According to the second invention, the protruding pieces provided at the upper and lower ends of the holder are physically fixed to the load receiving member and the piston by pressing the protruding pieces with the upper fixing member and the lower fixing member. By simply attaching the upper fixing member to the load receiving member and the lower fixing member to the piston, the holder can be easily fixed to the load receiving member and the piston.
第3の発明は、第2の発明の気体ばね式除振装置において、前記突出片が、保持具の周方向全体に延びる環状のフランジ片である構成を有する。そして、第3の発明は、上側固定部材及び下側固定部材がこのフランジ片を全周に亘って押さえ付けていることを特徴とする。 According to a third invention, in the gas spring vibration isolator of the second invention, the projecting piece is an annular flange piece extending in the entire circumferential direction of the holder. The third invention is characterized in that the upper fixing member and the lower fixing member press the flange piece over the entire circumference.
この第3の発明によると、保持具の上下両端部に設けられた環状のフランジ片を全周に亘って荷重受け部材及びピストンにそれぞれ固定するようにしたから、保持具を荷重受け部材及びピストンにバランス良く固定することができ、荷重受け部材とピストンとの上下方向における位置関係を保持具で確実に維持することができる。 According to the third aspect of the invention, since the annular flange pieces provided at the upper and lower ends of the holder are respectively fixed to the load receiving member and the piston over the entire circumference, the holder is attached to the load receiving member and the piston. The positional relationship in the vertical direction between the load receiving member and the piston can be reliably maintained by the holder.
第4の発明は、第1の発明の気体ばね式除振装置において、保持具が、転動子及び受け座に加硫接着されることで固定されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the gas spring vibration isolator of the first aspect, the holder is fixed by being vulcanized and bonded to the rolling element and the receiving seat.
この第4の発明によると、保持具を転動子及び受け座に加硫接着で強固に固定するようにしたので、荷重受け部材とピストンとの上下方向における位置関係を保持具で確実に維持することができる。また、この第4の発明によると、転動子及び受け座と保持具とが加硫接着されていることで、転動子の転動に伴って保持具に生じた応力が、ピストンの揺動を抑制するダンパーとして作用するので、当該ピストンに生じる水平方向の振動が減衰される。これによって、特許文献2のようにピストン内の中空部にシリコンオイルなどの振動減衰用のオイルを収容していなくても水平方向の振動に対して減衰効果が得られる。その上、保持具を機械的性質(硬度など)が異なるものに転動子及び受け座ごと取り替えるだけで気体ばねのピストンにおける水平方向の振動に対する減衰特性を簡単に変えることができる。
According to the fourth aspect of the invention, since the holder is firmly fixed to the rolling element and the receiving seat by vulcanization adhesion, the positional relationship between the load receiving member and the piston in the vertical direction is reliably maintained by the holder. can do. Further, according to the fourth aspect of the present invention, since the rotator, the receiving seat, and the holder are vulcanized and bonded, the stress generated in the holder due to the rolling of the rotator can be reduced. Since it acts as a damper that suppresses movement, horizontal vibration generated in the piston is attenuated. As a result, a damping effect can be obtained with respect to vibration in the horizontal direction even if oil for vibration damping such as silicon oil is not accommodated in the hollow portion in the piston as in
第5の発明は、第1〜第4の発明のいずれか1つの気体ばね式除振装置において、荷重受け部材の下面に、上方へ凹陥した凹陥部が形成された構成を有する。この凹陥部は、当該凹陥部の内部空間を取り囲む内周面を有している。そして、第5の発明は、保持具が、この凹陥部に対し、当該凹陥部の内周面に外周面を接触させて嵌入されていることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the gas spring type vibration damping device according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, a concave portion that is recessed upward is formed on the lower surface of the load receiving member. The recessed portion has an inner peripheral surface that surrounds the internal space of the recessed portion. The fifth invention is characterized in that the holder is inserted into the recessed portion with the outer peripheral surface in contact with the inner peripheral surface of the recessed portion.
この第5の発明によると、荷重受け部材とピストンとの間に余分なスペースが生じるのを抑えて、その分だけ除振装置の高さを低くすることができる。これによって、除振装置のコンパクト化を図ることができる。また、凹陥部に陥入された保持具は、凹陥部の内周面に接触していることで、より高いダンパー効果を発揮し、ピストンに生じる水平方向の振動を効果的に減衰させることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of an extra space between the load receiving member and the piston, and to reduce the height of the vibration isolation device accordingly. As a result, the vibration isolation device can be made compact. In addition, the holder inserted into the recessed portion is in contact with the inner peripheral surface of the recessed portion, thereby exhibiting a higher damper effect and effectively attenuating horizontal vibration generated in the piston. it can.
第6の発明は、第1〜第5の発明のいずれか1つの気体ばね式除振装置において、転動子が、外側方に突出した締結片を下端部に有し、ピストンにこの締結片をボルトで締結することで取り付けられた構成を有する。そして、第6の発明は、荷重受け部材のうちボルトの上方に対応する部分に、当該ボルトを取り外すための貫通孔が形成されていることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the gas spring type vibration damping device according to any one of the first to fifth aspects, the rolling element has a fastening piece projecting outward at a lower end portion, and the fastening piece on the piston. It has the structure attached by fastening with bolts. The sixth invention is characterized in that a through hole for removing the bolt is formed in a portion of the load receiving member corresponding to the upper side of the bolt.
この第6の発明によると、転動子の締結片を締結しているボルトを荷重受け部材に形成された貫通孔を通して工具で弛めることにより、転動子及び受け座と保持具とからなる転動部品を荷重受け部材ごと気体ばねのピストンから取り外すことが可能であり、転動部品の交換が容易である。 According to the sixth aspect of the present invention, the bolts fastening the fastening pieces of the rolling elements are loosened with a tool through the through holes formed in the load receiving member, so that the rolling elements, the receiving seats, and the holders are formed. The moving part can be detached from the piston of the gas spring together with the load receiving member, and the rolling part can be easily replaced.
本発明によれば、転動機構を組み込んだピストンを用いる気体ばね式除振装置において、転動機構を構成する転動子の曲面とこれに当接する受け座の被転動面とが離間するのを防止して、荷重受け部材の水平方向への微小な位置ずれを簡単な構造で実質的に解消することができる。 According to the present invention, in the gas spring type vibration isolator using the piston incorporating the rolling mechanism, the curved surface of the rolling element constituting the rolling mechanism and the driven surface of the receiving seat abutting on the curved surface are separated from each other. Can be prevented, and the slight displacement of the load receiving member in the horizontal direction can be substantially eliminated with a simple structure.
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、或いはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.
《発明の実施形態1》
この実施形態1では、本発明に係る気体ばね式除振装置について、これをアイソレータとして複数使用した精密除振台を例に挙げて説明する。
In the first embodiment, a gas spring type vibration isolator according to the present invention will be described with an example of a precision vibration isolation table using a plurality of isolators as isolators.
−全体構成−
図1は、この実施形態1に係る精密除振台Aの全体構成を示す斜視図である。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、光学式計測装置などの精密機器を搭載して、それらの機器を床面から振動と殆ど絶縁した状態で設置するためのものである。この精密除振台Aの概略構成は、図1に示すように、床面に設置される下側構造部1と、この下側構造部1の上面の4隅にそれぞれ配置された気体ばね式除振装置であるアイソレータ2と、これら4つのアイソレータ2の上部に搭載された搭載板3とからなる。
-Overall configuration-
FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of the precision vibration isolation table A according to the first embodiment. This precision vibration isolation table A is equipped with, for example, precision devices such as a semiconductor inspection device, an electron microscope, and an optical measurement device (not shown), and these devices are installed in a state of being almost insulated from vibration from the floor surface. Is. As shown in FIG. 1, the schematic structure of the precision vibration isolation table A includes a
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る。この下側構造部1は、それぞれ上下方向に延びる4本の脚部4と、これら4本の脚部4のうち隣り合う2本同士の脚部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と、4本の脚部4の上端側外周を囲んで平面視で略矩形の枠状に配置された上梁部6とからなる。
The
上梁部6の内側面は、各脚部4の外側面に接合されると共に、上梁部6の上面は、各脚部4の上端面と同一平面上に位置付けられている。さらに、各脚部4の上端面からその外側を囲む上梁部6の上面に亘っては、水平板7が配設されている。アイソレータ2は、これら各水平板7上に配設されている。また、下側構造部1の長手方向に延びる2つの下梁部5の下面には、移動用のキャスター8が2つずつ配設されると共に、各脚部4の下端面には、高さ調節用のレベラ−9が配設されている。
The inner surface of the
−アイソレータの構成−
図2は、アイソレータ2の斜視図である。図3は、図2のIII−III線におけるアイソレータ2の縦断面図である。このアイソレータ2は、基本的には従来例(特許文献1)のものと同様な構成を有し、ダイヤフラム形の空気ばね18のピストン12にジンバル機構と転動機構とを組み込んで、上下方向に柔らかいという空気ばね18本来の特性に加え、水平方向にも非常に柔らかな特性を得られるようにしたものである。
-Configuration of isolator-
FIG. 2 is a perspective view of the
具体的には、アイソレータ2は、図2及び図3に示すように、被支持体である搭載板3(図2に二点鎖線で示す)及びこれに搭載される精密機器の荷重を受ける荷重受け部材であるロードディスク29を、上面に開口部11aを有する矩形箱状のケース11の上方に配置し、このロードディスク29を支持するピストン12を開口部11aからケース11内に挿入して、そのピストン12の下面をケース11の内部に臨ませると共に、そのピストン12の外周からケース11の開口部11aの周縁までを可撓性部材である環状のダイヤフラム15により閉塞した構造を具備する。
Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the
ケース11は、水平板7の上面に固定されていて、詳しくは図示しないが、鋼製厚板からなる四角柱筒形の周壁部の下端に同じく鋼製の底板が接合される一方、当該周壁部の上端にケース11の上面を構成する同じく鋼製の天板が接合されてなる。天板の略中央には、開口部11aが円形に形成されている。ピストン12は、この天板の開口部11aからケース11内に挿通されている。
The
図4は、ピストン12の構成とケース11に対する取付け構造とを示す分解斜視図である。ピストン12は、図3及び図4に示すように、上下方向に貫通する円形の中心孔14を有するドーナツ状のピストン本体13と、このピストン本体13から下方に延びると共にピストン本体13の中心孔14に連通する中空部24が設けられた有底筒状のピストンウエル23と、ピストン本体13の中心孔14を通してピストンウエル23の中空部24に挿入された円柱状の本体を有するサポートロッド31とを備える。
FIG. 4 is an exploded perspective view showing the configuration of the
ピストン本体13は、アルミニウム合金製の部材であって、ケース11の開口部11aに内挿された状態でダイヤフラム15により上下動可能に保持されている。ダイヤフラム15は、ピストンウエル23の外周からピストン本体13の下端面を覆ってケース11上面の開口部11aの周縁までを閉塞している。すなわち、ケース11上面の開口部11aは、これらピストン本体13及びダイヤフラム15によって閉塞されている。そのことで、ケース11内部には、ピストン本体13の下面が臨む空気室17が区画されており、ピストン本体13の下面がその室内の空気圧を受けることで、主に上下方向の荷重を支持する空気ばね18が構成されている。
The
ダイヤフラム15は、例えばポリエステル繊維などの織布を補強材として埋設したゴム弾性膜からなり、外周側の部分を一部上方に撓ませて円形枠状の凸状部分を構成した概略皿状に形成されている。具体的には、このダイヤフラム15は、ピストン本体13の下端面に接着される内周部15aと、この内周部15aの外周側に連続して上方に凸状をなすように湾曲した環状ロール部15bと、さらにこの環状ロール部15bの外周側に連続して鍔状に設けられた外周フランジ部15cとで構成されている。
The
ダイヤフラム15の内周部15aは、その下方からワッシャ19でピストン本体13に圧着されている。また、ダイヤフラム15の外周フランジ部15cは、ケース11上面の開口部11aの周縁部分に接着されている。このケース11開口部11aの周縁部分の上側には、締付けリング21がケース11の天板にボルト22で締結されることにより取り付けられている。ダイヤフラム15の外周部分は、これら締付けリング21とケース11の天板とで挟持されている。そして、ダイヤフラム15の環状ロール部15bは、ピストン本体13の外周で同本体13と締付けリング21との間に挿入されている。
The inner
このように配設されたダイヤフラム15は、環状ロール部15bがピストン本体13と締付けリング21との間で上下にうねるように撓むことにより、ピストン本体13の上下方向の変位に対して可撓性を有し、また、環状ロール部15bのうちピストン本体13を挟む両側部分がそれぞれ上下方向の反対の向きに撓むことによって、ピストン本体13が水平方向の軸周りに容易に揺動するようになっている。その一方で、ダイヤフラム15は、ピストン本体13の水平方向の変位に対して可撓性が極めて小さいため、ピストン本体13は水平方向には殆ど変位しないことになる。
The
ピストン本体13の中心孔14は、下端部が縮径した段付き形状を有する。すなわち、この中心孔14のうち、下端部分は相対的に小径に形成された小径部14aを構成し、その他の上側部分は相対的に大径に形成された大径部14bを構成している。そして、ピストン本体13の中心孔14内には、円環状の底面部13aが形成されている。ピストンウエル23は、このピストン本体13に対し、中心孔14の小径部14aに下方から上端部を螺入することで取り付けられている。
The
ピストンウエル23の上端部は、その他の部分よりもやや縮径された縮径部23aを構成している。また、ピストンウエル23のうちこの縮径部23aの下端部には、ワッシャ19の内周縁部を支持する段部23bが形成されている。ピストンウエル23の縮径部23aは、ピストン本体13の中心孔14の小径部14aよりも長く形成されている。この縮径部23aの外周面には雄ねじが切られている一方、中心孔14の小径部14aの内周面には雌ねじが切られている。そして、ピストンウエル23は、縮径部23aの雄ねじを小径部14a内の雌ねじに螺合させて縮径部23aを中心孔14にねじ込むと共に、その縮径部23aのうち中心孔14の大径部14bに突出した部分を軸受ナット25で留めることにより、ワッシャ19を段部23bによってピストン本体13側に押さえ付けた状態で同本体13に取り付けられている。
The upper end portion of the piston well 23 constitutes a reduced
ピストンウエル23の中空部24における底面には、その底面よりもやや小径で厚肉の円盤形状を有する鋼製のウエルスラグ26が設けられている。ウエルスラグ26は、ピストンウエル23の底壁に下側からボルト27で締結されており、ピストンウエル23の底部を構成している。このウエルスラグ26の上面には、表面硬度を高めるための焼き入れ処理が施されている。
On the bottom surface of the
サポートロッド31は、ピストンウエル23の中空部24を上下方向に延び、その下端部がピストンウエル23の底部、つまりウエルスラグ26に枢支されている。このサポートロッド31の下端部には、その他の部分に比べて小径の縮径部31aが形成されている。この縮径部31aの先端面、つまりサポートロッド31の下端部には、下方に開口する凹部32が設けられている。この凹部32内には、鋼球33が収容されている。この鋼球33の下側部分は、凹部32から下方に突出した球面状の突出部をなし、ウエルスラグ26の上面に転動自在に当接している。
The
そして、ピストンウエル23の中空部24のうち底部側には、アウトガスが少なくクリーンルームでの使用に好適なゴム材料、例えばフッ素ゴム又はクロロプレンゴムを主成分とするゴム製の保持部材35が設けられている。この保持部材35は、サポートロッド31の縮径部31aの外周面から鋼球33を覆い、さらにウエルスラグ26の上面から側周面全体を覆って、それら縮径部31a、鋼球33及びウエルスラグ26と一体に加硫接着されることで、それらを連結している。
A
また、保持部材35の外周側は、サポートロッド31の縮径部31a上端から下方に向かって徐々に拡径し、ピストンウエル23の内周面に全周で密着しながら下方に延びる略円柱状に形成されている。この保持部材35の外周面には、サポートロッド31の縮径部31aの下端近傍位置、具体的には鋼球33がなす突出部の側方位置において、水平方向全周に亘って延びる環状の線条凹部35aが形成されている。これによって、保持部材35は、容易に撓んで水平方向の全方向に曲がり変形するようになっている。
Further, the outer peripheral side of the holding
サポートロッド31の上端部には、その他の部分に比べて大径の拡径部31bが設けられている。サポートロッド31の拡径部31bは、ピストン本体13の中心孔14から上方に突出している。この拡径部31bの上面は、その全体が平坦面となっており、後述する転動部品37が取り付けられる取付面とされている。サポートロッド31は、この転動部品37を介して、被支持体である搭載板3及びこれに搭載される精密機器の荷重を上方から受けるロードディスク29を支持している。
An
ロードディスク29は、ピストン本体13の上方に、降下位置規制板51を介して離間した位置に配置されている。降下位置規制板51は、空気室17内の空気圧が低下したときに降下してくるロードディスク29を受けてそれ以上の下方移動を規制する板状の部材であり、ケース11の四隅上に載置された金属製のスペーサブロック53を介して、同ブロック53もろともボルト55で締結することによりケース11に固定されている。この降下位置規制板51の外形は、ケース11の天板と概ね同じ略矩形状とされている。
The
降下位置規制板51の中央部には、サポートロッド31上端の拡径部31bよりも一回り大きな径を有する円形の貫通孔57が形成されている。ロードディスク29は、降下位置規制板51の水平方向における寸法よりも小さな外径の円盤状の部材であって、同規制板51の貫通孔57に挿通された転動部品37で下方から支持されている。そして、ロードディスク29は、空気室17に適度な空気圧が供給されると、その圧力でピストン12が上方に持ち上げられることにより、降下位置規制板51の上面から離間して浮いた状態となる。
A circular through
−転動部品の構成−
図5(a)は、この実施形態1の転動部品37を上側から見た外観斜視図である。図5(b)は、図5(a)のVb−Vb線における転動部品37の縦断面図である。転動部品37は、ロードディスク29に対しサポートロッド31を主体としてピストン12を転動させる転動機構を構成し、図5(a),(b)に示すように、サポートロッド31上端の拡径部31bに取り付けられる第2の機構部材としての転動子39と、ロードディスク29に取り付けられる第1の機構部材としての受け座43と、これら転動子39と受け座43とを保持するゴム製の保持具45と、この保持具45をロードディスク29に固定する上側固定部材59と、保持具45をサポートロッド31上端の拡径部31bに固定する下側固定部材61とで構成されている。
-Configuration of rolling parts-
FIG. 5A is an external perspective view of the rolling
転動子39は、サポートロッド31上端の拡径部31bと略同じ外径を有する円盤状のベースプレート40と、このベースプレート40の中心部分上側に固定された円柱状のブロック部材41とで構成されている。これらベースプレート40とブロック部材41とは、共に鋼製の部材であって、互いに連結されて一体化されている。
The rolling
ベースプレート40は、保持具45よりも側方に突出し、その突出部分が締結片としての円環状のフランジ部40aを形成している。すなわち、転動部品37は、側方に突出したフランジ部40aを下端部に有している。このフランジ部40aは、サポートロッド31上端の拡径部31bに対し複数個所においてボルト42で締結されている。このことについて詳しくは後述する。このベースプレート40の中心部分には、上下方向に貫通するねじ孔40cを有する筒状部40bが下方に突出させて設けられている。この筒状部40bのねじ孔40cの内周面には、雌ねじが切られている。
The
ブロック部材41には、ベースプレート40の筒状部40b内に螺入される軸部41aが下方に突出させて設けられている。この軸部41aの外周面には、雄ねじが切られている。そして、ブロック部材41は、軸部41aの雄ねじをベースプレート40の筒状部40b内の雌ねじに螺合させてねじ孔40cにねじ込むことにより、その下端面をベースプレート40のうちねじ孔40cの周縁部分に密着させた状態で、同プレート40に取り付けられている。このブロック部材41は、上方に向かって凸状に張り出した球面状(ドーム状)の緩やかな曲面41bを上面に有している。この曲面41bには、表面硬度を高めるための焼き入れ処理が施されている。
The
受け座43は、転動子39のブロック部材41と同径の円柱状に形成された鋼製のブロックであり、転動子39の曲面41bを転動自在に受ける平坦な被転動面43aを下面に有している。この被転動面43aには、表面硬度を高めるための焼き入れ処理が施されている。受け座43の上側部分には、上面に開口するねじ孔43bが周方向に間隔をあけて複数形成されている。ロードディスク29のうち受け座43の各ねじ孔43bに対応する部分には、ボルト47の頭部を受ける受け面29dを内部に有する貫通孔29aが形成されている。そして、受け座43は、ロードディスク29の下面に対し、同ディスク29の上側から各貫通孔29aを通したボルト47を対応するねじ孔43bに螺合させて、複数個所にてボルト47で締結されることにより取り付けられている。
The receiving
保持具45は、アウトガスが少なくクリーンルームでの使用に好適なゴム材料、例えばフッ素ゴム又はクロロプレンゴムを主成分とするゴム材料からなり、転動子39及び受け座43が内部に嵌入される円筒状に形成されている。すなわち、保持具45は、転動子39と受け座43とを、これら両部材39,43の外周面に内周面を密着させた状態で、これら両部材39,43の側方周囲を全体に亘って囲い込むことによって、転動子39の曲面41bと受け座43の被転動面43aとを上下方向に当接させた状態で拘束している。
The holding
保持具45の硬度は、例えば60度程度(JISK 6253に準拠した硬度計で測定される硬度)に設定されている。そのことで、保持具45は、転動子39の転動動作を弾性変形を以て許容するようになっている。そして、この保持具45は、上下方向における両端部に、外側方へ突出した突出片として当該保持具45の周方向全体に延びる環状のフランジ片45a,45bをそれぞれ有している。
The hardness of the
上側固定部材59及び下側固定部材61は共に、中央部分に中空部を有し、転動子39のベースプレート40と略同じ外径の円環状に形成された金属製の部材であって、中空部に保持具45を圧入することで、保持具45のうち上下両側のフランジ片45a,45bの間の部分に取り付けられている。すなわち、上側固定部材59及び下側固定部材61は、これら両部材59,61の内周面を保持具45の外周面に密着させた状態で、保持具45のうち上下両側のフランジ片45a,45bの間の部分を取り囲んでいる。上側固定部材59及び下側固定部材61の内径は、保持具45の各フランジ片45a,45bの外径よりも小さく、これら両部材59,61は、一旦保持具45に取り付けられた後は、フランジ片45a,45bが抜止めとして機能するので、保持具45から抜け出ることはない。
Each of the upper fixing
上側固定部材59には、上面に開口する複数のねじ孔59aと、上下方向に貫通する複数の貫通孔59bとが周方向に間隔をあけて交互に形成されている。ロードディスク29のうち上側固定部材59の各ねじ孔59aに対応する部分には、受け座43を締結するための上記貫通孔29aと同様な受け面(不図示)を内部に有する貫通孔29b(図2参照)が形成されている。
In the upper fixing
そして、上側固定部材59は、ロードディスク29の下面に対し、同ディスク29の上側から貫通孔29bを通したボルト63を対応するねじ孔59aに螺合させて、複数箇所にてボルト63で締結することにより取り付けられている。そのことで、上側固定部材59は、保持具45の上側のフランジ片45aを全周に亘ってロードディスク29の下面に押さえ付け、ロードディスク29との間に挟んで固定するようになっている。
The upper fixing
下側固定部材61には、上下方向に貫通する複数の貫通孔61aが周方向に間隔をあけて形成されている。これら各貫通孔61aは、上側固定部材59の貫通孔59bと上下方向において対応している。転動子39のベースプレート40のうち下側固定部材61の各貫通孔61aに対応する部分には、上下方向に貫通する貫通孔40dが形成されている。さらに、サポートロッド31上端の拡径部31bのうちベースプレート40の各ねじ孔4dに対応する部分には、上下方向に貫通するねじ孔31c(図3及び図4参照)が形成されている。
The
そして、下側固定部材61及びベースプレート40は、サポートロッド31の拡径部31bに対し、これら下側固定部材61及びベースプレート40の貫通孔40d,61aを通したボルト65を対応するねじ孔31cに螺合させて、複数箇所にてボルト65で締結することにより取り付けられている。そのことで、下側固定部材61は、保持具45の下側のフランジ片45bを全周に亘ってピストン12側にあるベースプレート40の上面に押さえ付け、ベースプレート40との間に挟んで固定するようになっている。これら下側固定部材61及びベースプレート40を締結する各ボルト42は、六角穴付きボルトである。
Then, the lower fixing
ロードディスク29のうち転動部品37のフランジ部40aを締結する各ボルト42の上方に対応する部分には、当該ボルト42を取り外すための貫通孔29cが作業孔として形成されている。これら各貫通孔29cは、転動部品37のフランジ部40aを締結するボルト42頭部の外径と略同じ径か若しくはそれより若干大きな径を有している。
A through
また、図示しないが、ケース11には、空気室17への空気の給排通路が設けられている。給排通路は、空気パイプにより空気のリザーバタンクに接続されていて、このリザーバタンクと空気室との間で空気の給排を行う空気流路である。この空気パイプの途中には、空気の流路抵抗によって空気圧の変動を減衰させるオリフィスや、空気室17から大気中へ空気を排出するためのバルブ等が配設されている。
Although not shown, the
−アイソレータの動作−
上記構成のアイソレータ2では、床面から上下方向の振動を受けたときに、空気ばね18の作用でピストン本体13、ピストンウエル23及びサポートロッド31等が一体に上下動することにより、搭載機器と床面との間の上下方向における変位が吸収され、上下方向の振動に対して優れた除振効果が得られる。また、床面から左右方向の振動を受けたときには、ダイヤフラム15のうねるような撓み動作を以てケース11に対してピストン12全体、つまりピストン本体13、ピストンウエル23及びサポートロッド31が揺動すると共に、転動子39の転動動作を以てサポートロッド31が受け座43の被転動面43aでロードディスク29に対して転動し、これらピストン12全体の揺動とサポートロッド31の揺動との組合せにより、搭載機器と床面との間の水平方向における変位が吸収され、水平方向の振動に対しても優れた除振効果が得られる。
-Operation of isolator-
In the
−転動部品の取替え作業−
図6(a),(b)は、転動部品37の取替え作業を示す工程図である。上述したアイソレータ2において、転動子39の転動動作に纏わる挙動特性、すなわちサポートロッド31の揺動し易さの程度を変えるための作業は、転動部品37を保持具45の機械的特性(硬度など)や転動子39の曲面の曲率が異なるものに取り替えるだけである。
-Rolling part replacement work-
FIGS. 6A and 6B are process diagrams showing the replacement work of the rolling
この転動部品37の取替え作業では、まず、図6(a)に示すように、ロードディスク29に形成された作業用孔としての貫通孔29cにL字状の六角レンチ201を通し、その六角レンチ201を、転動部品37のフランジ部40aを締結しているボルト42の頭部にある六角穴に係合させた後に所定の方向に回転させることにより、当該ボルト42を弛める。このような作業を繰り返して、転動部品37のフランジ部40aを締結している全てのボルト42を弛めると、図6(b)に示すように、転動部品37をロードディスク29ごとピストン29から取り外すことができる。
In the replacement work of the rolling
次いで、受け座43をロードディスク29に締結している全てのボルト47を六角レンチ201で弛めてロードディスク29から転動部品37を取り外す。そして、保持具45の機械的特性や転動子39の曲面41bの曲率が異なる別の転動部品37を、同部品37のフランジ部40aをサポートロッド31上端の拡径部31bにボルト42で締結することにより取り付ける。しかる後、ロードディスク29を転動部品37の上方に載置し、そのロードディスク29を、受け座43にボルト47で締結することで転動部品37に取り付ける。
Next, all the
以上のようにすれば、アイソレータ2の転動部品37を簡単に取り替えることができる。
If it does in the above, the rolling
−空気室の気圧低下時の挙動−
上述のアイソレータ2において、何らかの理由で空気ばね18の気圧が低下したときには、ロードディスク29は降下位置規制板51上に載置されてその降下が止まる一方で、ピストン12は専用のストッパー機構を設けていないため自重で下方に引っ張られることになる。このとき、本実施形態のアイソレータ2では、転動子39と受け座43とを拘束している保持具45がロードディスク29とサポートロッド31とにフランジ片45a,45bを上側固定部材59及び下側固定部材61で挟み込んでそれぞれ固定されている、つまりこれらロードディスク29とサポートロッド31とは保持具45で連結されているので、ロードディスク29とサポートロッド31との上下方向における位置関係が保持具45により維持されて、転動子39の曲面41bとこれに当接する受け座43の被転動面43aとは離間しない。このことから、転動子39による受け座43の支承位置、ひいてはロードディスク29の支承位置の水平方向への位置ずれ発生が防止される。
-Behavior of air chamber when pressure drops-
In the
−実施形態1の効果−
したがって、この実施形態1によると、空気ばね18の空気圧が低下したときのピストン12の過度な降下を規制するストッパー機構をアイソレータ2に設けなくて済み、転動子39と受け座43との位置ずれが防止されるので、これに起因するロードディスク29の水平方向への位置ずれを簡単な構造で実質的に解消することができる。
-Effect of Embodiment 1-
Therefore, according to the first embodiment, it is not necessary to provide the
《発明の実施形態2》
この実施形態2に係る精密除振台Aは、アイソレータ2の転動部品37及びその周辺の構造が上記実施形態1と異なる。なお、本実施形態では、アイソレータ2について上記実施形態1と異なる構成についてのみ説明し、同一の構成箇所は図1〜図6に基づく上記実施形態1の説明に譲ることにして、その詳細な説明を省略する。
<<
The precision vibration isolation table A according to the second embodiment is different from the first embodiment in the rolling
−ロードディスクの構成−
図7は、この実施形態2のアイソレータ2の図3相当図である。図10は、この実施形態2のアイソレータ2の上面図である。上記実施形態1は、ロードディスク29の下方に降下位置規制板51を備えるアイソレータ2について説明したが、この実施形態2のアイソレータ2は、図7に示すように、降下位置規制板51を備えず、空気室17内の空気圧が低下したときに降下してくるロードディスク29を受けてそれ以上の下方移動を規制する手段として締付けリング21を兼用している。
-Configuration of load disk-
FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 3 of the
ロードディスク29は、ピストン本体13の上方に離間して配置されている。このロードディスク29の外形は、ケース11の天板と概ね同じ略矩形状とされている。そして、ロードディスク29は、空気室17に適度な空気圧が供給されると、その圧力でピストン12が上方に持ち上げられることにより、締付けリング21の上面から離間して浮いた状態となる。
The
ロードディスク29の下面のうちサポートロッド31上端の拡径部31bに対応する部分には、上方に凹陥した円形の凹陥部36が形成されている。この凹陥部36は、当該凹陥部36の内部空間を取り囲む内周面を有し、下方に位置する開放端側の部分が拡径した段付き形状に形成されている。すなわち、この凹陥部36のうち、開口端側の部分は、相対的に大径に形成された大径部36aを構成し、その他の部分は、相対的に小径に形成された小径部36bを構成している。このロードディスク29の凹陥部36のうち小径部36bには、転動部品37が嵌入されている。
A circular recessed
−転動部品の構成−
図8は、この実施形態2のアイソレータ2に用いられるピストン12の構成とケース11に対する取付け構造をと示す分解斜視図である。図9(a)は、この実施形態2のアイソレータ2に用いられる転動部品37の斜視図であり、図9(b)は、図9(a)のIXb−IXb線における転動部品37の縦断面図である。転動部品37は、図9(a),(b)に示すように、上方に張り出す球面状(ドーム状)の曲面41bを有する上記実施形態1と同様な転動子39と、この転動子39の曲面41bを転動自在に受ける水平な被転動面43aを有する上記実施形態1と同様な受け座43と、これら転動子39及び受け座43の両外周面に亘って一体成形されたゴム製の保持具45とで構成されている。
-Configuration of rolling parts-
FIG. 8 is an exploded perspective view showing the configuration of the
転動子39は、上記実施形態1と同様に、サポートロッド31上端の拡径部31bに対し、フランジ部40aを複数個所にてボルト42で締結することにより取り付けられている。受け座43も、上記実施形態1と同様に、ロードディスク29の下面に対し、複数個所にてボルト47で締結されることにより取り付けられている。また、ロードディスク29のうち転動子39のフランジ部40aを締結する各ボルト42の上方に対応する部分には、図7及び図10に示すように、当該ボルト42を取り外すための上記実施形態1と同様な貫通孔29aが作業孔として形成されている。
As in the first embodiment, the rolling
保持具45は、転動子39のブロック部材41の外周面全体と受け座43の外周面のうち上端部分を僅かに残して略全体とを覆うように、転動子39のベースプレート40の上面、ブロック部材41の外周面及び受け座43の外周面に加硫接着されている。そのことで、保持具45は、転動子39及び受け座43に固定されていて、これら転動子39と受け座43とを、曲面41bと被転動面43aとを当接させた状態で拘束している。
The holding
この保持具45は、上記実施形態1と同様なゴム材料で形成されており、外周面をロードディスク29の凹陥部36のうち小径部36bの内周面に接触させて、当該小径部36bに止り嵌めされている。これによって、サポートロッド29に生じる水平方向の振動を効果的に減衰するようになっている。
The
−アイソレータの動作−
上記構成のアイソレータ2でも、上記実施形態1と同様な作用が奏されることで、上下方向の振動と水平方向の振動に対して優れた除振効果が得られる。そして、このアイソレータ5では、水平方向の振動を除振する際、つまりは搭載機器と床面との間の水平方向における変位を吸収する際、転動子39の転動動作に伴って保持具45に生じた応力がサポートロッド31の揺動を抑制するダンパーとして作用し、当該サポートロッド31、ひいてはピストン12に生じる水平方向の振動を減衰させる減衰効果が得られる。
-Operation of isolator-
Even with the
−転動部品の取替え作業−
図11(a),(b)は、この実施形態2の転動部品37の取替え作業を示す工程図である。上述したアイソレータ2において、転動子39の転動動作に纏わる挙動特性と、水平方向の振動に対する減衰特性を精密除振台Aの用途や設置場所に応じて求められる特性に変える作業は、転動部品37を保持具45の機械的特性(硬度など)が異なるものに取り替えるだけである。この転動部品37の取替え作業は、基本的には上記実施形態1で説明した手順と同じである。
-Rolling part replacement work-
FIGS. 11A and 11B are process diagrams showing the replacement work of the rolling
すなわち、転動部品37の取替え作業では、まず、図11(a)に示すように、ロードディスク29に形成された作業用孔としての貫通孔29cにL字状の六角レンチ201を通し、その六角レンチ201を転動部品37のフランジ部40aを締結しているボルト42の頭部にある六角孔に係合させた後に所定の方向に回転させることにより、当該ボルト42を弛める。このような作業を繰り返して、転動部品37のフランジ部40aを締結している全てのボルト42を弛めると、図11(b)に示すように、転動部品37をロードディスク29ごとピストン12から取り外すことができる。
That is, in the replacement work of the rolling
次いで、受け座43をロードディスク29に締結している全てのボルト47を六角レンチ201で弛めてロードディスク29から転動部品37を取り外す。そして、保持具45の機械的特性が異なる別の転動部品37を、同部品37のフランジ部40aをサポートロッド31上端の拡径部31bにボルト42で締結することにより取り付ける。しかる後、ロードディスク29を、凹陥部36のうち小径部36bに転動部品37を嵌入させてピストン本体13の上方に配置させる。そして、転動部品37の受け座43をロードディスク29の上側から凹陥部36のうち小径部36bの底面にボルト47で締結することで、ロードディスク29を転動部品37に取り付ける。
Next, all the
以上のようにすれば、アイソレータ2の転動部品37を簡単に取り替えることができる。
If it does in the above, the rolling
−空気室の気圧低下時の挙動−
上述のアイソレータ2において、何らかの理由で空気ばね18の気圧が低下したときには、ロードディスク29は降下位置規制板51上に載置されてその降下が止まる一方で、ピストン12は専用のストッパー機構を設けていないため自重で下方に引っ張られることになる。このとき、本実施形態のアイソレータ2では、転動子39と受け座43とを拘束している保持具45がこれら両部材39,43に加硫接着されることで固定されている、つまり転動子39と受け座43とが保持具45で一体化されているので、転動子39の曲面41bとこれに当接する受け座43の被転動面43aとは離間しない。このことから、転動子39による受け座43の支承位置、ひいてはロードディスク29の支承位置の水平方向への位置ずれ発生が防止される。
-Behavior of air chamber when pressure drops-
In the
−実施形態2の効果−
したがって、この実施形態2によっても、上記実施形態1と同様に、ロードディスク29の水平方向への位置ずれを簡単な構造で実質的に解消することができる。
-Effect of Embodiment 2-
Therefore, also in the second embodiment, as in the first embodiment, the horizontal displacement of the
さらに、この実施形態2によると、転動部品37の保持具45が転動子39の転動動作に伴ってサポートロッド31の揺動を抑制するダンパーとして作用する。しかも、本実施形態の転動部品37は、ロードディスク29の凹陥部36に嵌入されてこの凹陥部36の内周面に外周面が接触しているので、保持具45が高いダンパー効果を発揮し、ピストン12に生じる水平方向の振動を効果的に減衰させることができる。これによって、ピストンウエル23内の中空部24にシリコンオイルなどの振動減衰用のオイルを収容していなくても、水平方向の振動に対して精密除振台Aの設置場所や用途に応じた所要の減衰効果を得ることができる。
Further, according to the second embodiment, the
また、この実施形態2によると、転動部品37が凹陥部36に嵌入されていることで、ピストン本体13とロードディスク29との間に余分なスペースが生じるのを抑えて、その分だけアイソレータ2の高さを低くすることができる。これによって、アイソレータ2のコンパクト化を図ることができる。
Further, according to the second embodiment, since the rolling
《その他の実施形態》
なお、上記実施形態1及び2では、サポートロッド31の下端部に鋼球33を収容し、その鋼球33の下側部分をウエルスラグ26によって転動自在に支持するようにしたが、これに限らず、ピストンウエル23の底部に上方に張り出す球面状(ドーム状)の曲面をなす突出部を設けて、その突出部をサポートロッド31の水平な下端面と当接させるようにしてもよい。
<< Other Embodiments >>
In the first and second embodiments, the
また、上記実施形態1では、保持具45が、上側のフランジ片45aをロードディスク29と上側固定部材59との間に挟み込んでロードディスク29に固定され、下側のフランジ片45bをサポートロッド31上端の拡径部31bと下側固定部材61との間に挟み込んでサポートロッド31に固定されている形態を説明し、上記実施形態2では、保持具45が転動子39及び受け座43に加硫接着で固定されている形態を説明した、これに限らない。
In the first embodiment, the
例えば、保持具45は、下端部に設けたフランジ片45bをサポートロッド31上端の拡径部31bと下側固定部材61との間に挟み込んでサポートロッド31に固定され、且つ受け座43に加硫接着で固定されていてもよい。また、保持具45は、転動子39に加硫接着で固定され、且つ上端部に設けたフランジ片45aをロードディスク29と上側固定部材59と間に挟み込んでロードディスク29に固定されていても構わない。すなわち、保持具45は、ロードディスク29及び受け座43のうち少なくとも一方の部材と、サポートロッド31及び転動子39のうち少なくとも一方の部材とに固定されていればよい。
For example, the
また、上記実施形態1及び2では、サポートロッド31上端の拡径部31bに転動子39が取り付けられ、ロードディスク29に受け座43が取り付けられた形態を例に挙げて説明したが、これに限らず、これら転動子39と受け座43とは上下逆に設けられていてもよい。すなわち、受け座43がサポートロッド31上端の拡径部31bに取り付けられ、転動子39がロードディスク29に取り付けられていても構わない。
In the first and second embodiments described above, the rolling
また、上記実施形態1及び2では、サポートロッド31の下端の鋼球33とウエルスラグ26とを連結するために、それら全部にゴム製の保持部材35を加硫接着しているが、必ずしも全部を接着する必要がなく、例えば鋼球33の下端部とウエルスラグ26との間の所定範囲を非接着状態とすることも可能である。このようにすれば、鋼球33とウエルスラグ26との間の転動動作がいっそうスムーズなものとなり、保持部材35がピストン本体13の揺動動作に及ぼす影響を極小化できる。
In
また、上記実施形態2では、転動子39と受け座43とを連結するために、それら両部材39,43の外周面全体に亘ってゴム製の保持具45を加硫接着しているが、転動子39の曲面41bと受け座43の被転動面43aとの間には保持具45のゴム材料は入り込まないようにし、これら曲面41bと被転動面43aとは非接着状態とすることも可能である。このようにすれば、転動子39の転動動作がいっそうスムーズなものとなり、保持具45がサポートロッド31の揺動動作に及ぼす影響を極小化することができる。
Further, in the second embodiment, the
また、上記実施形態2では、ロードディスク29に形成された凹陥部36に転動部品37が嵌入された形態を例に挙げて説明したが、これに限らず、凹陥部36の形成されていないロードディスク29の平坦な下面に転動部品37が取り付けられた構成であっても構わない。このような構成によっても、転動子39の転動動作に伴って保持具45に生じた応力が、サポートロッド31の揺動を抑制するダンパーとして作用することに変わりなく、ピストン12に生じる水平方向の振動を減衰できる。
In the second embodiment, the embodiment in which the rolling
また、上記実施形態1及び2における転動部品37の取替え作業も実施形態のものに限定されず、例えば、転動部品37をロードディスク29ごとピストン12から、転動部品37をロードディスク29から順に取り外し、次いで、保持具45の機械的特性が異なる別の転動部品37を凹陥部36に嵌入させてロードディスク29にボルト47で締結することにより取り付けた後に、そのロードディスク29を、これに取り付けられた転動部品37のフランジ部40aをサポートロッド31の拡径部31bにボルト42で締結することにより取り付けてもよい。また、ロードディスク29を転動部品37から取り外した後に、転動部品37をサポートロッド31から取り外して転動部品37を取り替えてもよく、その他、転動部品37をロードディスク29ごと取り替えても構わない。
Further, the replacement work of the rolling
また、アイソレータ2の構造も実施形態1及び2のものに限定されず、例えば、上下方向の空気ばね18以外に水平方向の空気ばねを備えるものであってもよい。また、空気ばね18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, the structure of the
また、上記実施形態1及び2では、4個のアイソレータ2を用いて除振台Aを構成しているが、このような除振台Aに限らず、例えば、半導体製造装置などの防振支持のために、専用に設計した搭載板3を3〜4個のアイソレータ2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したりできる。
In the first and second embodiments, the vibration isolator A is configured by using the four
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記各実施形態に記載の範囲に限定されない。上記各実施形態が例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せに、さらに色々な変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲に属することは当業者に理解されるところである。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in each said embodiment. It is understood by those skilled in the art that the above-described embodiments are examples, and that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. It is a place.
以上説明したように、本発明は、転動機構を組み込んだピストンを用いる気体ばね式除振装置について有用であり、特に、簡単な構造で荷重受け部材の水平方向への微小な位置ずれを実質的に解消することが要望される気体ばね式除振装置に適している。 As described above, the present invention is useful for a gas spring type vibration isolator using a piston incorporating a rolling mechanism, and in particular, a substantial displacement of a load receiving member in the horizontal direction is substantially reduced with a simple structure. It is suitable for a gas spring type vibration isolator that is desired to be eliminated.
2 アイソレータ(気体ばね式除振装置)
3 搭載板(被支持体)
11 ケース
11a 開口部
12 ピストン
15 ダイヤフラム(可撓性部材)
18 空気ばね
29 ロードディスク(荷重受け部材)
29c 貫通孔
36 凹陥部
39 転動子(第2の構成部材)
40a フランジ部(締結片)
41b 曲面
42 ボルト
43 受け座(第1の構成部材)
43a 被転動面
45 保持具
45a フランジ片(突出片)
45b フランジ片(突出片)
59 上側固定部材
61 下側固定部材
2 Isolator (Gas spring type vibration isolator)
3 Mounting plate (supported body)
11
18
29c Through-
40a Flange (fastening piece)
41b
45b Flange piece (protruding piece)
59
Claims (6)
前記荷重受け部材に対して前記ピストンを転動させる転動機構を備え、
前記転動機構は、前記荷重受け部材に取り付けられた第1の機構部材と、前記ピストンに取り付けられた第2の機構部材とを有し、
前記第1の機構部材及び第2の機構部材のうち、一方の機構部材は、凸状に張り出した曲面を有する転動子であり、他方の機構部材は、前記転動子の曲面を転動自在に受ける被転動面を有する受け座であり、
前記転動子と前記受け座とは、前記転動子の転動動作を弾性変形を以て許容するゴム製の保持具でこれら両部材の側方周囲を囲い込むことにより、前記曲面と前記被転動面とを上下方向に当接させた状態で拘束され、
前記保持具は、前記荷重受け部材及び第1の機構部材のうち少なくとも一方の部材と、前記ピストン及び第2の機構部材のうち少なくとも一方の部材とに固定されている
ことを特徴とする気体ばね式除振装置。 A load receiving member that receives the load of the supported body is disposed above a case having an opening on the upper surface, a piston that supports the load receiving member is inserted into the case from the opening, and the lower surface of the piston is A gas spring that elastically supports the load of the supported body is configured by facing the inside of the case and closing the outer periphery of the piston from the periphery of the opening of the case with an annular flexible member. A gas spring vibration isolator,
A rolling mechanism for rolling the piston relative to the load receiving member;
The rolling mechanism has a first mechanism member attached to the load receiving member, and a second mechanism member attached to the piston,
Of the first mechanism member and the second mechanism member, one mechanism member is a rolling element having a convexly protruding curved surface, and the other mechanism member rolls on the curved surface of the rolling element. It is a receiving seat having a driven surface that is freely received,
The rolling element and the receiving seat are formed by surrounding the side surfaces of the two members with rubber holders that allow the rolling operation of the rolling element by elastic deformation, thereby enclosing the curved surface and the driven body. Restrained with the moving surface in contact with the top and bottom,
The retainer is fixed to at least one member of the load receiving member and the first mechanism member and to at least one member of the piston and the second mechanism member. Type vibration isolator.
前記保持具は、前記転動子及び受け座が内部に嵌入される筒状に形成され、上下方向における両端部に外側方へ突出した突出片を有し、
前記荷重受け部材には、前記保持具の上側の突出片を当該荷重受け部材側に押さえ付けて固定する上側固定部材が取り付けられ、
前記ピストンには、前記保持具の下側の突出片を当該ピストン側に押さえ付けて固定する下側固定部材が取り付けられている
ことを特徴とする気体ばね式除振装置。 In the gas spring type vibration isolator according to claim 1,
The holder is formed in a cylindrical shape into which the rolling element and the receiving seat are fitted, and has protruding pieces protruding outward at both ends in the vertical direction,
The load receiving member is attached with an upper fixing member that presses and fixes the upper protruding piece of the holder against the load receiving member side,
A gas spring type vibration damping device, wherein a lower fixing member is attached to the piston for pressing and fixing a lower protruding piece of the holding tool against the piston.
前記突出片は、前記保持具の周方向全体に延びる環状のフランジ片であり、
前記上側固定部材及び下側固定部材は、前記フランジ片を全周に亘って押さえ付けている
ことを特徴とする気体ばね式除振装置。 In the gas spring vibration isolator according to claim 2,
The protruding piece is an annular flange piece extending in the entire circumferential direction of the holder,
The gas spring type vibration damping device, wherein the upper fixing member and the lower fixing member press the flange piece over the entire circumference.
前記保持具は、前記転動子及び受け座に加硫接着されることで固定されている
ことを特徴とする気体ばね式除振装置。 In the gas spring type vibration isolator according to claim 1,
The gas spring vibration isolator, wherein the holder is fixed by vulcanization and adhesion to the rolling element and a receiving seat.
前記荷重受け部材の下側面には、上方へ凹陥した凹陥部が形成され、
前記凹陥部は、当該凹陥部の内部空間を取り囲む内周面を有し、
前記保持具は、前記凹陥部に対し、前記凹陥部の内周面に外周面を接触させて嵌入されている
ことを特徴とする気体ばね式除振装置。 In the gas spring type vibration isolator according to any one of claims 1 to 4,
On the lower surface of the load receiving member, a recessed portion that is recessed upward is formed,
The concave portion has an inner peripheral surface surrounding the internal space of the concave portion,
The gas spring type vibration isolator, wherein the holder is fitted into the recessed portion with an outer peripheral surface in contact with an inner peripheral surface of the recessed portion.
前記転動子は、外側方に突出した締結片を下端部に有し、前記ピストンに前記締結片をボルトで締結することで取り付けられ、
前記荷重受け部材のうち前記ボルトの上方に対応する部分には、当該ボルトを取り外すための貫通孔が形成されている
ことを特徴とする気体ばね式除振装置。 In the gas spring type vibration isolator according to any one of claims 1 to 5,
The rolling element has a fastening piece projecting outward at the lower end, and is attached to the piston by fastening the fastening piece with a bolt,
A gas spring type vibration damping device, wherein a through hole for removing the bolt is formed in a portion of the load receiving member corresponding to the upper side of the bolt.
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