JP2779809B2 - 自動圧力調整器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、空気ばね装置の空気室の内圧調整のために
設けられる自動圧力調整器に関する。

（発明の技術的背景とその課題） 電子顕微鏡等の光学装置や精密駆動を要求される装置
等、振動を嫌う装置は、振動吸収機能を持った除振台上
に載置されて使用される。空気ばね式の除振台において
は、定盤を何台かの空気ばね装置によって支え、コンプ
レッサ等を用いてその空気室の内圧を調整し一定の姿勢
を保持した上で所定の除振効果を得ている。特に、何台
かの空気ばね装置によって定盤を支える場合、その支持
高さ、即ちレベル調整を行なう必要があり、の目的のた
めに自動圧力調整器が使用されている。

第４図に、従来の自動圧力調整器の縦断面図を示し
た。

図において、定盤１は図示しない何台かの空気ばね装
置２によって支えられている。図では、１台の空気ばね
装置２の一部分のみを図示した。

自動圧力調整器３は、定盤１の下側に配置されてお
り、その外壁に空気ばね接続孔４と圧搾空気吸入孔５と
を備えている。これらの孔は、いずれもテーパ状をして
おり、空気を導くための配管の端に取り付けられた口金
を接続する構成とされている。空気ばね接続孔４には、
空気ばね装置の空気室と連通する配管が繋ぎ込まれる。
又、圧搾空気吸入孔５には、圧搾空気を供給するコンプ
レッサ６からの配管が繋ぎ込まれる。自動圧力調整器３
の中央部分には圧力調整室７が設けられ、この圧力調整
室７は空気ばね接続孔４と透孔4aを介して連通されてい
る。

又、圧力調整室７の中央上部には、定盤１の上下動に
合せて昇降する昇降ブロック８が配置されている。昇降
ブロック８の中央下面には、下面に向かって広がるテー
パ孔９が形成され、その上方にはこのテーパ孔９と連通
する排気孔10が設けられている。この昇降ブロック８の
下縁外周と自動圧力調整器３の内壁面との間に、圧力調
整室７を気密に封止するベロフラム11が設けられてい
る。

昇降ブロック８のテーパ孔９には、小球12と大球13と
を連結ロッド14で結合した弁体が配置されている。この
弁体は、その大球13の下端において、自動圧力調整器３
の底部に設けられた座金16に、一端を固定したばね15に
よって、図の下から上に向かう力を加えられている。
又、大球13は、圧搾空気吸入孔５の開口5aを含む円錐台
の壁に囲まれた部分に外接した形で静止している。この
状態で、コンプレッサ６から供給される圧搾空気は、圧
搾空気吸入孔５及び開口5aを通じて圧力調整室７に進入
しようとするが、大球13に遮られて流入を妨げられてい
る。又、空気ばね装置２の空気室内の空気は、空気ばね
接続孔４を通じて圧力調整室７に進入し、テーパ孔９及
び排気孔10を通じて外部へ流れ出そうとするが、小球12
に妨げられて圧力調整室７の内部に閉じ込められてい
る。

ここで定盤１が矢印18方向に下降すると、昇降ブロッ
ク８も下降し、小球12及び大球13から成る弁体を下方に
押し下げる。これによってばね15が縮められ、大球13の
外周部を通ってコンプレッサ６の圧搾空気が圧力調整室
７に流れ込む。これによって、圧力調整室７の内圧が高
まり、これと連通している空気ばね装置２の空気室の内
圧が高まって定盤１を押し上げる。

一方、定盤１が矢印19方向に上昇した場合、小球12は
図の状態以上に昇降ブロック８の動きに追従しないか
ら、圧力調整室７の内部の空気が排気孔10を通じて外部
に流出する。これによって、圧力調整室７の内圧が低下
し、同時に空気ばね装置２の空気室の内圧も低下するか
ら定盤１が下降する。

以上のような動作によって、定盤１のレベル調整が図
られる。

ところで、このような自動圧力調整器３を使用した場
合、図のように、空気ばね装置２の空気室と圧力調整室
７の空気室とは直接連通しており、この状態では、自動
圧力調整器３が空気ばね装置と共同して定盤１を支えて
いることになる。即ち、この自動圧力調整器３自体が、
昇降ブロック８及びベローズ11を有するといった空気ば
ね装置と同様の構成をしているため、本来空気ばねが負
担すべき荷重の一部を、この自動圧力調整器３が支えて
しまうことになる。この力は、例えば下式のように算出
することができる。

Ｆ＝πd²P/4 F:支える力 d:ベロフラムの有効受圧直径 P:圧力調整室の内圧 尚、この式でベロフラムの有効受圧直径というのは、
ベロフラムの可動部分の外径に相当する。このような状
態が生じると、自動圧力調整器３を介して各種の外部振
動が定盤１に伝達され、複雑な振動吸収特性を空気ばね
装置に対して施した意味が無くなってしまう。

（発明の目的） 本発明は以上の点に着目してなされたもので、空気ば
ね装置の防振性能に影響を与えない自動圧力調整器を提
供することを目的とするものである。

（発明の概要） 本発明の自動圧力調整器は、定盤を支える空気ばね装
置の空気室と連通されて、その空気室の圧力調整を行な
うための圧力調整室を有し、この圧力調整室には、前記
空気室と接続される空気ばね接続孔と、圧搾空気を供給
するコンプレッサに接続される圧搾空気吸入孔と、前記
圧力調整室の外壁を貫通するように設けられた回転軸
と、この回転軸の回動により前記圧搾空気吸入孔を開閉
する吸入孔開閉弁と、前記回転軸の軸部に形成され一端
が前記圧力調整室の内部で開口し他端がその圧力調整室
の外部で開口するよう形成された排気孔と、前記定盤の
昇降を検知してその昇降に伴って前記回転軸を回動させ
るカンチレバーと、このカンチレバーの昇降により前記
排気孔の他端を開閉する排気弁とを備えたことを特徴と
する。

（発明の実施例） 第１図は、本発明の自動圧力調整器の実施例を示す側
面図である。この装置には、第４図に示したものと同様
に、定盤１を支える空気ばね装置の空気室20と連通され
て、その空気室20の圧力調整を行なうための圧力調整室
21が設けられている。

この圧力調整室21の外壁30には、空気室20と配管を通
じて接続される空気ばね接続孔４と、圧搾空気を供給す
るためのコンプレッサ６に配管を通じて接続される圧搾
空気吸入孔５が設けられている。これらの構造は、第４
図に示した従来の自動圧力調整器３と変わるところはな
い。

一方、この装置の外壁30を図面に垂直に貫通するよう
に、回転軸22が設けられている。

第２図には、この第１図のＡ−Ａ断面を図示した。

この第２図を見て分るように、回転軸22は圧力調整室
21を貫通してその右側に張り出すような構造をしてい
る。又、この回転軸22の圧力調整室21に収容された部分
には、その下側に垂直に垂れ下がるように、弁開閉アー
ム24が取り付けられている。この弁開閉アーム24の上下
圧搾空気吸入孔５と対向する部分には、この圧搾空気吸
入孔５を開閉するための吸入孔開閉弁23が取り付けられ
ている。

この弁開閉アーム24は、回転軸22に中心として第１図
に示した矢印40の方向に揺動する。そして、一端を外壁
30の内側に固定したばね31によって、圧搾空気吸入孔５
の方向に付勢されており、常時吸入孔開閉弁23を閉状態
に保持するよう構成されている。

又、第２図に示すように、回転軸22の圧力調整室21の
外側に張り出した部分には、この回転軸22に緩く嵌込ま
れて、回転軸22を中心に揺動するカンチレバー26が設け
られている。このカンチレバー26は、第１図に示すよう
に、装置の外壁30から水平に張り出した張り出し板34
に、一端を固定されたスプリング32によって矢印42方向
に付勢されており、これによって常時ピン33を定盤１の
下面に押し付けるよう構成されている。定盤１が昇降し
た場合、このカンチレバー26は矢印43方向に揺動するこ
とになる。又、回転軸22の圧力調整室21外に張り出した
部分には、ちょうどそのカンチレバー26の下側に平行に
張り出すように、調整アーム28がその一端を固定されて
配置される。

即ち、調整アーム28と回転軸22及び弁開閉アーム24と
は互いに一体化されており、調整アーム28が矢印44方向
に揺動すると回転軸22が回転し、これに伴って弁開閉ア
ーム24が矢印40方向に揺動するよう構成されている。

又、この調整アーム28の自由端に開口25aを有し、第
２図に示すように、回転軸22の軸部を通って、圧力調整
室21の内部にもう一方の開口25bを持つように、排気孔2
5が形成されている。そして、調整アーム28の自由端側
のこの排気孔25の開口25aには、カンチレバー27の昇降
によりこの排気孔25を開口する排気弁27が取り付けられ
ている。

尚、第２図に示すように、回転軸22には圧力調整室21
の外壁30とＯリング35を介して回転自在に取り付けられ
ており、圧力調整室21の内部の気密を保持している。

以上の構成の本発明の自動圧力調整器は次のように動
作する。

先ず、コンプレッサ６から圧搾空気吸入孔５を通じて
供給される圧搾空気は、通常は吸入孔開閉弁23に妨げら
れて圧力調整室21への進入を阻止されている。

一方、空気ばね装置の空気室20と圧力調整室21とは、
空気ばね接続孔４を介して連通しているから、空気室20
の内圧と圧力調整室21の内圧とはほぼ等しく保たれてい
る。そして、この圧力調整室21は、排気孔25を通じて外
部と連通しているため、排気孔25の開口25aを排気弁27
が塞いでいる間は、圧力調整室21の内圧は一定に保た
れ、排気弁27が開くと、圧力調整室21内の空気が外部へ
排出されその内圧が低下する。

ここで、定盤１が基準位置に静止している場合、ピン
33を介してカンチレバー26が基準位置に静止し、この状
態では排気弁27が排気孔25の開口25aを封止している。
又、吸入孔開閉弁23も圧搾空気吸入孔５を封止してい
る。

次に、定盤１が基準位置よりも降下した場合に、ピン
33が下方に押されてカンチレバー26が下方に揺動する。
この場合、排気弁27は、排気孔25の開口25aに押し付け
られたままで、カンチレバー26はこの排気弁27を介して
調整アーム28を下側に揺動させる。

これによって、回転軸22が回転し、弁開閉アーム24が
圧搾空気吸入孔５から遠ざかる方向に揺動する。この動
きによって、吸入孔開閉弁23が開状態となり、コンプレ
ッサ６から圧搾空気吸入孔５を通じて圧搾空気が圧力調
整室21の内部に送り込まれる。これによって、圧力調整
室21の内圧が高まり、空気室20の内圧が高まって定盤１
を上方に押し上げるよう動作する。

一方、定盤１が基準位置よりも上昇した場合には、ピ
ン33を介してカンチレバー26がスプリング32によって押
し上げられるので、調整アーム28はスプリング31の力を
受けてこれに追従する方向に揺動する。

これによって、弁開閉アーム24は圧搾空気吸入孔５に
押し付けられ、圧搾空気の吸入を阻止する。しかし、こ
の弁開閉アーム24は、それ以上揺動することができない
ため、カンチレバー26が更に上方に揺動すると、調整ア
ーム28の排気孔25の開口25aを塞いでいた排気弁27がこ
の開口25aから離れる。これによって、圧力調整室21の
内部の空気が排気孔25を通じて外部に流出し、圧力調整
室21の内圧が低下する。これに伴って、空気室20の内圧
が低下し、定盤１を支える力が減少して定盤１が下降す
る。

以上の動作を見て分るように、この自動圧力調整器
は、定盤１の上昇下降を検出するカンチレバー26が、ご
く僅かなスプリング32の力によって定盤１の下面に押し
付けられているだけで、圧力調整室21の空気圧が定盤１
に何らかの力を及ぼすことはない。即ち、圧力調整室21
の内部の空気は、回転軸22の軸部に設けられた排気孔25
を通じて外部に排出される構造とされているので、カン
チレバー26や調整アーム28の揺動力にその空気圧が及ぶ
ことがない。

以上の結果、この自動圧力調整器によって、床面から
定盤に振動が伝達される率が従来のものに比べて大幅に
減少する。

第３図には、その効果を示すグラフを図示した。この
グラフは、床面の振動周波数と定盤に伝達される振動の
振動伝達率を、従来装置と本発明の装置について測定し
これを比較したものである。

図のように、一点鎖線で示した従来の装置の振動伝達
率に比べて、実線で示した本発明の装置の振動伝達率が
全体として大幅に低下していることが実証されている。
又、その共振周波数が更に低周波領域に移行している。
これによっても、空気ばね装置の特性に影響を与えない
高性能の自動圧力調整器が実現したことが実証される。

本発明は以上の実施例に限定されない。

回転軸の構造や吸入孔開閉弁の開閉機構、あるいは排
気弁の開閉機構、調整アームと弁開閉アームの位置関係
や向き等は、上記機能を達成する範囲で適宜変更して差
し支えない。又、図の実施例では、カンチレバーが定盤
の昇降に追従して揺動する例を示したが、定盤の昇降に
従って単に昇降するような機構のものであっても差し支
えない。又、排気孔は、回転軸を通じて圧力調整室の内
部から外部に通じるよう構成すればよく、回転軸のどの
部分で開口するようにても差し支えない。又、排気弁等
の位置は自由に選定してよい。

（発明の効果） 以上説明した本発明の自動圧力調整器は、定盤の昇降
を検知する部分が定盤を実質的に支持するといった従来
の構造の欠点を除去したので、この自動圧力調整室を通
じて床面からの振動が定盤に伝達されることを最小にす
ることができる。即ち、本発明の装置は、従来一般的で
あったレベル検知のための直線的な可動部を、回転式の
可動部に変えることにより、内部空気圧による力が機械
のレベル検知部に働かないようにしている。これによ
り、可動部を通じての定盤への振動伝達が最小になる。
従って、今後ますます高性能化する除振装置の性能向上
に大きく寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動圧力調整器の実施例を示す側面
図、第２図はそのＡ−Ａ線に沿う断面図、第３図はその
効果を実証するグラフ、第４図は従来の自動圧力調整器
を説明する断面図である。 １……定盤、 ４……空気ばね接続孔、 ５……圧搾空気吸入孔、 ６……コンプレッサ、 20……空気室、 21……圧力調整室、 22……回転軸、 23……吸入孔開閉弁、 24……弁開閉アーム、 25……排気孔、 26……カンチレバー、 27……排気弁、 28……調整アーム、 30……外壁、 31,32……スプリング、 33……ピン、 34……張り出し板、 35……Ｏリング。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】定盤を支える空気ばね装置の空気室と連通
   されて、その空気室の圧力調整を行なうための圧力調整
   室を有し、この圧力調整室には、前記空気室と接続され
   る空気ばね接続孔と、圧搾空気を供給するコンプレッサ
   に接続される圧搾空気吸入孔と、前記圧力調整室の外壁
   を貫通するよう設けられた回転軸と、この回転軸の回動
   により前記圧搾空気吸入孔を開閉する吸入孔開閉弁と、
   前記回転軸の軸部に形成され一端が前記圧力調整室の内
   部で開口し他端がその圧力調整室の外部で開口するよう
   形成された排気孔と、前記定盤の昇降を検知してその昇
   降に伴って前記回転軸を回動させるカンチレバーと、こ
   のカンチレバーの昇降により前記排気孔の他端を開閉す
   る排気弁とを備えたことを特徴とする自動圧力調整器。