JP3797891B2

JP3797891B2 - Gas spring vibration isolator

Info

Publication number: JP3797891B2
Application number: JP2001178006A
Authority: JP
Inventors: 将志小野
Original assignee: Kurashiki Kako Co Ltd
Current assignee: Kurashiki Kako Co Ltd
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2021-06-13
Also published as: JP2002372097A

Description

【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し、特に、気体ばねのピストンにジンバル機構を組み込んだもの（以下、ジンバルピストンともいう）において空気圧の低下時等に発生する水平方向の微小な位置ずれの対策に係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の除振装置として、例えば特公昭６２−７４０９号公報に開示されるように、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を組み込んで、被支持体と床との間の水平方向変位をピストンの揺動に変換することにより、水平方向のばね特性を非常に柔らかな特性としたものが知られている。このような除振装置では、図８に概略構成を示すように、空気ばねのピストンａを円盤状のロードディスクｂ（荷重受部材）とその下方に位置する円筒状のピストン本体ｃとに分割し、このピストン本体ｃの外周をゴムのダイヤフラムｄ（可撓性部材）により保持するとともに、そのピストン本体ｃの底部に下方に延出する延出部ｃ１を設けて、前記ロードディスクｂから下方に垂下するサポートロッドｅ（支持柱）をダイヤフラムｄよりも下方に位置するピストン本体ｃの延出部ｃ１の底部においてピボット支持している。
【０００３】
この構造により、前記除振装置では、ロードディスクｂ、サポートロッドｅ及びピストン本体ｃが一体的に空気ばねにより支持されて、上下方向振動の固有振動数（系に固有の共振周波数）が例えば約１Ｈｚくらいと極めて低くなることから、広い周波数領域に亘って優れた除振効果が得られるとともに（図４参照）、水平方向の振動に対しては、ピストン本体ｃを保持するダイヤフラムｄが該ピストン本体ｃを挟んでそれぞれ上下にうねるように撓むことで、同図に矢印で示すようにピストン本体ｃが揺動し、これにより振動の吸収がなされることになる。この際、前記したように、サポートロッドｅを介してのロードディスクｂの支持点がピストン本体ｃのダイヤフラムｄによる保持位置よりもずっと低い位置にあることで、ロードディスクｂの水平方向変位に対するダイヤフラムｄのばね特性は非常に柔らかなものとなり、その固有振動数が上下方向と同様に十分に低くなって、優れた除振効果が得られるものである（図５参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、一般的に、前記従来例のようなジンバルピストンを用いた気体ばねでは、図９(a)にも示すように、サポートロッドｅの下端部に埋設した鋼球ｆをピストン本体ｃの延出部ｃ１の底部において転動自在に支承するという構造なので、該サポートロッドｅの下端側に位置決めのためのゴム弾性リングｇを取り付けていても、それだけでは微小な位置ずれの発生を防止し得ないという不具合がある。
【０００５】
すなわち、例えば装置のメンテナンス時等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圧力が低下したときに、同図(b)に示すようにピストン本体ｃが降下すると、サポートロッドｅの下端の鋼球ｆはピストン延出部ｃ１の底部から離間することになり、こうなると、その後に空気圧が回復してピストン本体ｃが上昇し、再び同図(a)に示す状態に復帰したとしても、鋼球ｆの位置は厳密には元に戻ることはなく、極く僅かな（例えば１００μｍくらい）位置ずれが発生する。そして、その結果としてロードディスクｂの位置が極く僅かにずれることが、例えばサブミクロンの精度を要求する半導体製造設備等を搭載する場合に問題となる虞れがある。
【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、気体ばね式除振装置においてジンバルピストンを用いる場合に、該ピストンの荷重受部材の支持柱をピストン本体部材に対して支持する部分の構造に工夫を凝らし、その荷重受部材の微小な位置ずれを実質的に解消することにある。
【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、ピストンの荷重受部材の支持柱をピストン本体部材の下方延出部の底部に枢支する構造において、両者のいずれか一方に球面状の突出部を、また、他方に当接受部をそれぞれ設けて、該球面状突出部及び当接受部を互いにゴム弾性体により連結するものとした。
【０００８】
具体的に、請求項１の発明では、被支持体の荷重を支持するピストンをケース部材上面の開口部に内挿して、該ピストンの下端面をケース部材の内部の気体室に臨ませるとともに、該ピストンの外周から前記開口部の周縁まで環状の可撓性部材により閉塞して、前記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する。そして、前記ピストンを、被支持体の荷重を受ける荷重受部材と、この荷重受部材の下方に離間して前記可撓性部材が連結された筒状のピストン本体部材とからなるものとし、そのうちの荷重受部材には、その下部から前記ピストン本体部材の中心孔を貫通するように略鉛直下方に向かって延びる支持柱を設ける一方、ピストン本体部材には、その下端面の内周側から前記支持柱を囲むように略鉛直下方に向かって延びる有底筒状の下方延出部を設けて、この下方延出部の底部において前記支持柱の下端部を枢支させる。そして、前記支持柱の下端部又は前記下方延出部の底部のいずれかに球面をなす突出部を設ける一方、他方には該突出部が転動自在に当接する当接受部を設け、かつ該球面状突出部及び当接受部をそれぞれゴム弾性体に接着して、該ゴム弾性体により互いに連結してなるものとする。
【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、従来例のものと同様に、ピストンが気体ばねにより支持されていることで、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とともに、水平方向の振動に対しても、ピストン本体部材の揺動によってばね特性が非常に柔らかなものとなることで、上下方向と同様の優れた除振効果が得られる。
【００１０】
また、前記したピストン本体部材の揺動の際に、荷重受部材を支持する支持柱の下端部とこれを枢支するピストン本体部材の下方延出部の底部との間で、球面状の突出部と当接受部とによるスムーズな転動運動が行われることになり、これにより、前記の水平方向の除振効果を十分に得ることができる。
【００１１】
さらに、前記球面状突出部と当接受部とがそれぞれゴム弾性体に接着されて、該ゴム弾性体により互いに連結されているため、何らかの理由で気体室の圧力が低下して、ピストン本体部材が降下したとしても、前記突出部と当接受部とが離間することがなくなり、従って、両者の位置ずれに起因する荷重受部材の位置ずれを実質的に解消することができる。尚、そのように球面状の突出部と当接受部とをゴム弾性体により連結しても、そのことが前記したピストン本体部材の揺動に大きな悪影響を及ぼすことはない。
【００１２】
請求項２の発明では、突出部を支持柱の下端部に設ける一方、当接受部はピストン本体部材の下方延出部の底部上面に設け、さらに、ゴム弾性体を前記支持柱の下端側から当接受部に亘って、前記突出部を覆うように形成するものとする。このことで、突出部を覆うように支持柱の下端側から当接受部に亘って形成されたゴム弾性体によって、該突出部及び当接受部の位置ずれが確実に防止されて、請求項１の発明の作用効果が十分に得られる。
【００１３】
請求項３の発明では、請求項２の発明におけるゴム弾性体の外周に、水平方向の全周に亘って溝部を形成するものとする。こうすることで、ゴム弾性体は、突出部全体を覆うように形成されていても、極めて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るから、ゴム弾性体がピストン本体部材の揺動運動に及ぼす影響をさらに軽減できる。
【００１４】
請求項４の発明では、請求項２の発明におけるゴム弾性体を、支持柱の下端側、突出部及び当接受部に加硫接着するものとする。こうすることで、ゴム弾性体の形成が容易に行えるようになり、製造コストも低減できる。
【００１５】
【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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
（アイソレータの構成）
前記アイソレータ２は、図２に詳細を示すように、基本的には従来例（特公昭６２−７４０９号公報）のものと同様の構成を有し、ダイヤフラム形空気ばねのピストンにジンバル機構を組み込んで、水平方向のばね特性を非常に柔らかな特性としたものである。詳しくは、アイソレータ２のケーシング１１（ケース部材）は、高さ寸法が横幅よりも大きい四角柱状とされ、鋼製厚板からなる周壁部１１ａの下端に同じく鋼製の底板１１ｂが接合される一方、同様に周壁部１１ａの上端に接合された鋼製天板１１ｃの略中央部には、鉛直方向の軸線Ｚと略直交する円形の開口部１２が形成されている。
【００１９】
また、前記ケーシング１１の上面の開口部１２には、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によりケーシング１１の上端開口部１２が閉塞されて、空気室１５が区画されており、該ピストン本体１３の下端面１３ｃが該空気室１５に臨んでそ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ように空気ばねが構成されている。
【００２０】
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３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。
【００２１】
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、ケーシング１１の天板１１ｃの上面に接着されていて、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天板１１ｃに締結されることで、該締付けリング１７と天板１１ｃとにより強固に挟持されている。
【００２２】
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大きく撓むことにより、ピストン本体１３の上下方向の変位に対して大きな可撓性を有し、また、ピストン本体１３を挟む左右両側のロール部１４ｂ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が水平方向の軸の周りに容易に揺動するようになっている（図６参照）。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いため、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。
【００２３】
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延びるように円筒状のピストンウエル１８が取付けられている。このピストンウエル１８は、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に対して締結されている。また、前記ピストンウエル１８の中空部１８ｂの上端はピストン本体１３の中心孔１３ａに連通し、一方、該中空部１８ｂの下端は円盤状のキャップ１９により閉止されている。
【００２４】
言い換えると、前記ピストンウエル１８及びキャップ９によって、ピストン本体１３の下端面の内周側から下方に向かって延びる有底円筒状の下方延出部が構成されている。そして、前記キャップ１９の上面には、それ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２０が接合されて、ボルト２１，２１によりキャップ１９に締結されており、このキャップ１９及びウエルスラグ２０がピストンウエル１８の底部となっている。尚、前記ウエルスラグ２０の上面は、表面硬度を高めるための焼き入れ処理が施されている。
【００２５】
一方、前記ピストン本体１３の上方には、被支持体である搭載盤３及び搭載機器の荷重を上方から受けるように、円盤状のロードディスク２２がピストン本体１３から離間して配置されている。このロードディスク２２の直径はピストン本体１３の外径よりも大きく、締付けリング１７の外径と略同じとされており、前記図２に示すように空気室１５に適度の空気圧が供給されている状態では、ロードディスク２２の下面外周側は、下方の締付けリング１７と離間しかつこの締付けリング１７の上面と対向した状態になる。
【００２６】
前記ロードディスク２２の下面略中央部には、上下方向に延びるサポートロッド２３（支持柱）の上端部が結合され、このサポートロッド２３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、その下端部がピストンウエル１８の底部に枢支されている。すなわち、サポートロッド２３の下端部には相対的に小径の縮径部２３ａが形成され、この縮径部２３ａ先端面（サポートロッド２３の下端面）に開口する凹部に鋼球２４が収容されていて、その鋼球２４の下側部分（球面状の突出部）がサポートロッド２３の下端から突出して、前記ウエルスラグ２０の上面に転動自在に当接している。
【００２７】
つまり、前記ロードディスク２２は、サポートロッド２３を介してピストンウエル１８の底部、即ちピストン本体１３に対して、水平方向の任意の軸の周りに回動自在に支持されている。
【００２８】
この実施形態のアイソレータ２では、本発明の特徴部分として、前記サポートロッド２３の縮径部２３ａの外周からウエルスラグ２０の外周までを覆うように、ゴム弾性体からなる保持部材２５を配設している。この保持部材２５は、例えばフッ素ゴムを主成分とするもので、前記サポートロッド２３の縮径部２３ａの外周から鋼球２４を覆い、さらにウエルスラグ２０の上面から外周面全体を覆うように、それら縮径部２３ａ外周、鋼球２４及びウエルスラグ２０に一体に加硫接着されて、それらを連結している。
【００２９】
また、前記保持部材２５の外周側は、前記縮径部２３ａ上端から下方に向かって徐々に拡径し、ピストンウエル１８の中空部１８ａの内周に全周で密着しながら下方に延びる略円柱状とされている。さらに、該保持部材２５の外周には、水平方向から見て、サポートロッド２３の縮径部２３ａの下端部に重なるように、即ちサポートロッド２３の縮径部２３ａの下端部に相当する上下方向位置において水平方向全周に亘る環状の溝部２５ａが形成されている。この溝部２５ａが形成されていることで、保持部材２５は極めて容易に撓んで、水平方向の全方向に曲がり変形するようになる（図６参照）。
【００３０】
尚、前記図２に示す符号２６は、ピストンウエル１８の外周から略水平に拡がるように設けられた鍔状の部材であり、また、符号２７は、前記鍔状の部材２６の所定距離上方に離間するようにケーシング１１の周壁部１１ａ内側に固定された規制部材である。この規制部材２７の下面と鍔状の部材２６の上面とが当接することによって、ピストンの過度の上下動が規制される。
【００３１】
また、符号２８は、空気室１５への空気の給排通路であって、図示しないが、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１５との間で空気の給排をするものである。該空気パイプの途中には、空気の流通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１５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。
【００３２】
上述した構成により、前記アイソレータ２は、ロードディスク２２やピストン本体１３等からなるジンバルピストンが空気ばねにより支持されていて、その非常に柔らかな上下方向のばね特性によって搭載盤３上の機器に対する床からの上下方向振動を略絶縁することができる。すなわち、このアイソレータ２における上下方向の振動伝達率は、例えば図４に示すようなものとなり、空気ばねの特性として固有振動数が略０．７〜１．５Ｈｚと極めて低い周波数域に現れるとともに、それ以上の広い周波数域に亘って優れた除振性能の得られることが分かる。
【００３３】
また、水平方向の振動に対しては、図６にジンバルピストンの動作を示すように、ロードディスク２２及びサポートロッド２３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（図例では紙面に垂直な軸）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、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２３の下端部がウエルスラグ２０に支持されている位置の方がずっと低い位置にあることで、ダイヤフラム１４のばね特性が非常に柔らかなものとなり、このことで、水平方向の除振性能も例えば図５に示すように、上下方向と同様の優れたものとなる。
【００３４】
一方、例えば除振台Ａのメンテナンスのために空気室１５から空気を抜いたときや、或いは何らかの事情で空気室１５の圧力が低下したときには、図７に示すようにピストン本体１３が降下し、ロードディスク２２の下面外周側が締付けリング１７の上面に当接して、該締付けリング１７を介してケーシング１１に支持される状態になる。このとき、ピストン本体１３やピストンウエル１８は直接には支持されない状態になるが、サポートロッド２３の下端側とピストンウエル１８の底部のウエルスラグ２０とが保持部材２５により連結されているから、該サポートロッド２３下端の鋼球２４がウエルスラグ２０から離間することはない。このため、その後、空気室１５の圧力が回復してピストン本体１３が上昇し、再び前記図２に示す状態に復帰したとき、鋼球２４のウエルスラグ２０に対する相対位置は厳密に元に戻ることになり、両者の間には位置ずれは生じない。
【００３５】
したがって、この実施形態に係る精密除振台Ａによれば、まず、従来例（特公昭６２−７４０９号公報）のものと同様に、空気ばねにジンバルピストンを用いたことで、上下及び水平方向の振動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ようになる。
【００３６】
また、そのジンバルピストンにおいて、ロードディスク２２を支持するサポートロッド２３の下端部を、保持部材２５によってウエルスラグ２０に連結する構造としたので、空気圧の低下時等にピストンが降下しても、サポートロッド２３とピストンウエル１８、即ちピストン本体１３との間で位置ずれが発生することを防止することができ、前記従来例のようなロードディスク２２の微小な位置ずれを実質的に解消することができる。
【００３７】
しかも、前記保持部材２５をゴム弾性体により形成しかつ外周に溝部２５ａを設けたので、この保持部材２５は極めて容易に撓んで水平方向の全方向に曲がり変形できるようになり、従って、この保持部材２５を設けたことはピストン本体１３の揺動運動に殆ど悪い影響を及ぼさない。
【００３８】
さらに、前記保持部材２５をサポートロッド２３の下端部から鋼球２４及びウエルスラグ２０にかけて加硫接着するようにしているので、これらの部材を一体として先に加硫接着した上で、ピストンウエル１８に組み付けるようにすれば、その組み付け作業も容易に行えて、製造コストも低減できる。
【００３９】
（他の実施形態）
尚、本発明の構成は、前記実施形態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、前記実施形態のアイソレータ２では、サポートロッド２３の下端部に鋼球２４を配設し、これをウエルスラグ２０により転動自在に当接支持するようにしているが、これに限らず、ピストンウエル１８の底部に球面をなす突出部を設けて、これをサポートロッド２３の下端面と当接させるようにしてもよい。
【００４０】
また、前記実施形態では、サポートロッド２３下端の鋼球２４とウエルスラグ２０とを連結するために、それら全部にゴム弾性体の保持部材２５を加硫接着しているが、必ずしも全部を接着する必要はなく。例えば鋼球２４の下端部とウエルスラグ２０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２４とウエルスラグ２０との間の転動運動が一層、スムーズなものとなり、保持部材２５がピストン本体１３の揺動運動に及ぼす影響を極小化できる。
【００４１】
さらに、アイソレータ２の構造も前記実施形態のものに限定されず、例えば、上下方向の空気ばね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。
【００４２】
また、前記実施形態では、４個のアイソレータ２を用いて除振台Ａを構成するようにしているが、このような除振台に限らず、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。
【００４３】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１の発明に係る空気ばね式除振装置によると、ジンバルピストンを介して気体ばねにより被支持体の荷重を支持するようにした気体ばね式除振装置において、該ピストンの荷重受部材を支持する支持柱と、ピストン本体部材の下方延出部の底部とのいずれかに球面状の突出部を、他方に当接受部をそれぞれ設けて、該球面状突出部及び当接受部を互いにゴム弾性体により連結する構造とすることで、ピストンの揺動運動に大きな影響を及ぼすことなく、気体圧の低下時等にも前記突出部と当接受部との間の位置ずれを防止して、このときのピストンの荷重受部材と本体部材との間の微小な位置ずれを実質的に解消することができる。
【００４４】
請求項２の発明によると、ゴム弾性体を、支持柱の下端側から当接受部に亘って突出部を覆うように形成することで、突出部及び当接受部の位置ずれを確実に防止して、請求項１の発明の効果を十分に得ることができる。
【００４５】
請求項３の発明によると、ゴム弾性体を水平方向の溝部によって極めて容易に撓ませて曲がり変形させることができ、これにより、ピストン本体部材の揺動運動に及ぼす影響をさらに軽減して、水平方向の除振性能を向上できる。
【００４６】
請求項４の発明によると、ゴム弾性体を支持柱の下端側、突出部及び当接受部に加硫接着することで、その形成が容易に行えて製造コストも低減できる。
【図面の簡単な説明】
【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。
【図２】アイソレータ（除振装置）の縦断面図である。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】ロードディスクが水平方向に変位した状態の図２相当である。
【図７】空気圧の低下によりピストンが降下した状態の図２相当図である。
【図８】ジンバルピストンを有する従来例のアイソレータの模式図である。
【図９】空気圧が適正な状態(a)と空気圧が低下した状態(b)とを対比して示す図８相当図である。
【符号の説明】
Ａ精密除振台
Ｚ鉛直方向軸線
２アイソレータ（除振装置）
３搭載盤（被支持体）
１１ケーシング（ケース部材）
１２開口部
１３ピストン本体（ピストン本体部材）
１４ダイヤフラム（可撓性部材）
１５空気室
１８ピストンウエル（下方延出部）
１９キャップ（下方延出部の底部）
２０ウエルスラグ（下方延出部の底部）
２２ロードディスク（荷重受部材）
２３サポートロッド（支持柱）
２４鋼球（突出部）
２５保持部材（ゴム弾性体）
２５ａ溝部[0001]
[Industrial application fields]
  The present invention relates to a vibration isolator in which, for example, a semiconductor manufacturing apparatus, a precision measuring apparatus, and the like are installed in a state of being substantially insulated from floor vibration, such loads are supported via a gas spring, and in particular, a gas spring. This is a measure against a slight horizontal misalignment that occurs when the air pressure drops in a piston that incorporates a gimbal mechanism (hereinafter also referred to as a gimbal piston).
[0002]
[Prior art]
  Conventionally, as this type of vibration isolator, as disclosed in, for example, Japanese Examined Patent Publication No. 62-7409, a gimbal mechanism is incorporated in a piston of a vibration isolator using a diaphragm-type air spring, It is known that a horizontal spring characteristic is made very soft by converting a horizontal displacement between the floor and a piston into a swing of a piston. In such a vibration isolator, as shown schematically in FIG. 8, the piston a of the air spring is divided into a disk-shaped load disk b (load receiving member) and a cylindrical piston main body c positioned therebelow. The outer periphery of the piston main body c is held by a rubber diaphragm d (flexible member), and an extension part c1 extending downward is provided at the bottom of the piston main body c so as to be lowered from the load disk b. The support rod e (support column) hanging down is pivot-supported at the bottom of the extension part c1 of the piston main body c positioned below the diaphragm d.
[0003]
  With this structure, in the vibration isolator, the load disk b, the support rod e, and the piston body c are integrally supported by the air spring, and the natural frequency of the vertical vibration (resonance frequency unique to the system) is, for example, about Since it is extremely low at about 1 Hz, an excellent vibration isolation effect can be obtained over a wide frequency range (see FIG. 4), and the diaphragm d that holds the piston body c against the vibration in the horizontal direction has the piston. By bending the main body c so as to swell up and down, the piston main body c swings as indicated by an arrow in the figure, thereby absorbing the vibration. At this time, as described above, since the support point of the load disk b via the support rod e is at a position much lower than the holding position of the piston body c by the diaphragm d, the diaphragm against the horizontal displacement of the load disk b The spring characteristic of d is very soft, and its natural frequency becomes sufficiently low as in the vertical direction, and an excellent vibration isolation effect is obtained (see FIG. 5).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
  However, in general, in the gas spring using the gimbal piston as in the conventional example, as shown in FIG. 9A, the steel ball f embedded in the lower end portion of the support rod e is extended to the piston main body c. Since the structure is such that the bottom part of the projecting part c1 can roll freely, even if a rubber elastic ring g for positioning is attached to the lower end side of the support rod e, it is possible to prevent the occurrence of minute misalignment. There is a bug that there is no.
[0005]
  That is, for example, when the air spring is evacuated during maintenance of the device, or when the pressure of the air spring decreases for some reason, the piston main body c is lowered as shown in FIG. The steel ball f at the lower end of the rod e is separated from the bottom of the piston extension c1, and then the air pressure recovers and the piston main body c rises again, so that the state shown in FIG. Even if it returns, the position of the steel ball f does not return to the original strictly, and a very slight positional deviation (for example, about 100 μm) occurs. As a result, the position of the load disk b may be slightly shifted, which may cause a problem when, for example, a semiconductor manufacturing facility that requires submicron accuracy is mounted.
[0006]
  The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to use a support column of a load receiving member of a piston as a piston body member when a gimbal piston is used in a gas spring vibration isolator. The structure of the supporting part is devised, and the minute position shift of the load receiving member is substantially eliminated.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, in the solution means of the present invention, in the structure in which the support column of the load receiving member of the piston is pivotally supported on the bottom of the downwardly extending portion of the piston main body member, either one of them is spherical. Protruding part and contact receiving part on the other side,SphericalThe protruding portion and the contact receiving portion are connected to each other by a rubber elastic body.
[0008]
  Specifically, in the invention of claim 1, a piston that supports the load of the supported body is inserted into the opening of the upper surface of the case member, and the lower end surface of the piston is made to face the gas chamber inside the case member, The object is a gas spring type vibration isolator configured to form a gas spring that is closed by an annular flexible member from the outer periphery of the piston to the periphery of the opening and elastically supports the load of the supported body. The piston is composed of a load receiving member that receives the load of the supported body, and a cylindrical piston body member that is spaced below the load receiving member and connected to the flexible member, The load receiving member is provided with a support column extending substantially vertically downward from the lower portion so as to penetrate the center hole of the piston main body member, while the piston main body member is provided with the support pillar from the inner peripheral side of the lower end surface thereof. A bottomed cylindrical downward extending portion extending substantially vertically downward is provided so as to surround the supporting column, and the lower end portion of the supporting column is pivotally supported at the bottom of the downward extending portion. And while providing the protrusion part which makes a spherical surface in either the lower end part of the support pillar or the bottom part of the downward extension part, the other side is provided with the contact receiving part with which the protrusion part contacts so that it can roll, and theSphericalProtruding part and contact receiving partAdhere to each rubber elastic body,By rubber elastic bodyEach otherIt shall be connected.
[0009]
  With the above-described configuration, in the gas spring vibration isolator according to the present invention, first, as in the conventional example, the piston is supported by the gas spring, so that a wide frequency range with respect to vibration in the vertical direction can be obtained. Excellent anti-vibration effect can be obtained, and the spring characteristics are extremely soft due to the oscillation of the piston body member against horizontal vibrations. Is obtained.
[0010]
  Further, when the piston body member swings, a spherical protrusion is formed between the lower end portion of the support column that supports the load receiving member and the bottom portion of the downwardly extending portion of the piston body member that pivotally supports the load receiving member. Smooth rolling motion is performed by the contact portion and the contact receiving portion, whereby the above-described horizontal vibration isolation effect can be sufficiently obtained.
[0011]
  In addition,SphericalThe protrusion and the contact receiving partEach is adhered to a rubber elastic body,By rubber elastic bodyEach otherBecause of the connection, even if the pressure of the gas chamber drops for some reason and the piston body member drops, the protruding portion and the contact receiving portion will not be separated from each other. The positional deviation of the load receiving member can be substantially eliminated. In addition, like thatSphericalEven if the projecting portion and the contact receiving portion are connected by a rubber elastic body, this does not have a significant adverse effect on the oscillation of the piston body member.
[0012]
  In the invention of claim 2, the protrusion is provided at the lower end of the support column, the contact receiving portion is provided on the upper surface of the bottom of the downward extension of the piston body member, and the rubber elastic body is further provided from the lower end of the support column. It shall form so that the said protrusion part may be covered over a contact-receiving part. Thus, the rubber elastic body formed from the lower end side of the support column to the contact receiving portion so as to cover the protruding portion reliably prevents the positional deviation of the protruding portion and the contact receiving portion. The effects of the present invention can be sufficiently obtained.
[0013]
  According to a third aspect of the present invention, a groove is formed on the outer periphery of the rubber elastic body according to the second aspect of the present invention over the entire circumference in the horizontal direction. In this way, even if the rubber elastic body is formed so as to cover the entire protrusion, the rubber elastic body is bent very easily and bends in all directions in the horizontal direction. The influence on the swing motion can be further reduced.
[0014]
  According to a fourth aspect of the present invention, the rubber elastic body according to the second aspect of the present invention is vulcanized and bonded to the lower end side of the support column, the protruding portion, and the contact receiving portion. By doing so, the rubber elastic body can be easily formed, and the manufacturing cost can be reduced..
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
  FIG. 1 shows an example of a precision vibration isolation table A using a gas spring type vibration isolation device according to the present invention. This precision vibration isolation table A is, for example, a semiconductor inspection device, an electron microscope, or an optical measurement device (not shown). And other precision instruments are installed, and these instruments are installed in a state of being substantially insulated from vibrations from the floor. That is, the schematic configuration of the precision vibration isolation table A is as shown in the drawing. The lower structure portion 1 installed on the floor and the air spring type disposed at the four corners of the upper surface of the lower structure portion 1 respectively. (Isolators) and a mounting board 3 mounted on top of the four isolators 2, 2,.
[0017]
  The lower structure portion 1 is a structure in which structural members of a steel square pipe are assembled so as to have a substantially rectangular parallelepiped shape, and are adjacent to four leg portions 4, 4,. The lower beam portions 5, 5,... Extending horizontally so as to connect the two leg portions 4, 4 at the lower end side, and the upper end side outer periphery of the four leg portions 4, 4,. It is arranged so as to have a substantially rectangular frame shape, and its inner side surface is joined to the outer side surface of the leg portions 4, 4,. It is composed of upper beam portions 6, 6,. Further, horizontal plates 7, 7,... Are disposed from the upper end surfaces of the leg portions 4 to the upper surfaces of the upper beam portions 6, 6 surrounding the outer sides of the leg portions 4, and an isolator is provided on each horizontal plate 7. 2 is disposed. Further, two moving casters 8, 8,... Are disposed on the lower surfaces of the two lower beam portions 5, 5 extending in the longitudinal direction of the lower structure portion 1, and below each leg portion 4. .. Are provided on the end faces for height adjustment.
[0018]
  (Configuration of isolator)
  As shown in detail in FIG. 2, the isolator 2 has basically the same structure as that of the conventional example (Japanese Examined Patent Publication No. 62-7409), and incorporates a gimbal mechanism into the piston of a diaphragm type air spring. The horizontal spring characteristics are very soft. Specifically, the casing 11 (case member) of the isolator 2 has a rectangular column shape whose height dimension is larger than the lateral width, and a steel bottom plate 11b is similarly joined to the lower end of the peripheral wall portion 11a made of a steel thick plate. Similarly, a circular opening 12 that is substantially orthogonal to the vertical axis Z is formed in the substantially central portion of the steel top plate 11c joined to the upper end of the peripheral wall 11a.
[0019]
  A donut-shaped piston body 13 is inserted into the opening 12 on the upper surface of the casing 11. The piston body 13 is made of an aluminum alloy, and a center hole 13a having a circular cross section penetrates in the vertical direction along the axis Z. On the other hand, the lower half of the outer periphery has a tapered surface that is slightly reduced in diameter toward the lower end. 13b is formed. An annular diaphragm 14 is disposed so as to cover the outer peripheral taper surface 13b from the lower end surface 13c of the piston main body 13 and further extend to the outer peripheral side and close the periphery of the opening 12 from there. . That is, the upper end opening 12 of the casing 11 is closed by the diaphragm 14 and the piston main body 13 to partition the air chamber 15, and the lower end surface 13 c of the piston main body 13 faces the air chamber 15 and the air pressure is reduced. By receiving, the air spring is mainly configured to support the load in the vertical direction.
[0020]
  The diaphragm 14 is made of a rubber elastic film in which a polyester fiber woven fabric is embedded as a reinforcing material. As shown by a virtual line in FIG. The peripheral wall portion is bent halfway and folded downward to form a deep dish shape indicated by a solid line in FIG. That is, the diaphragm 14 is formed with an annular roll portion 14b that is convexly curved upward and continuous with the inner peripheral end edge of the outer peripheral flange portion 14a corresponding to the flange portion of the hat, and the inner peripheral end 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 surround the round hole from there toward the inner peripheral side.
[0021]
  As shown in the figure, the inner peripheral flange portion 14c of the diaphragm 14 is bonded to the lower end surface 13c of the piston main body 13 and is firmly pressed against the piston main body 13 by a washer 16 from below. On the other hand, the outer peripheral flange portion 14a of the diaphragm 14 is bonded to the upper surface of the top plate 11c of the casing 11, and the fastening ring 17 disposed on the upper portion thereof is fastened to the top plate 11c by a bolt (not shown). The clamping ring 17 and the top plate 11c are firmly clamped.
[0022]
  Thus, the diaphragm 14 arranged in such a manner is displaced in the vertical direction of the piston body 13 by bending the annular roll portion 14b so as to swell vertically between the piston body 13 and the tightening ring 17. The roll portions 14b on both the left and right sides sandwiching the piston main body 13 bend in opposite directions in the vertical direction, so that the piston main body 13 can be easily moved around the horizontal axis. (See FIG. 6). On the other hand, since the diaphragm 14 is extremely inflexible with respect to the displacement of the piston body 13 in the horizontal direction, the piston 13 is hardly displaced in the horizontal direction.
[0023]
  A cylindrical piston well 18 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 thereof. This piston well 18, ThatThe upper end portion of the main body 13 is slightly reduced in diameter to be a reduced diameter portion 18 a that is screwed into the center hole 13 a of the piston body 13. Then, the male screw threaded on the outer periphery of the reduced diameter portion 18a is screwed with the female thread threaded on the inner periphery of the center hole 13b, so that the upper end side of the piston well 18 together with the washer 16 is connected to the piston body 13. It is concluded. The upper end of the hollow portion 18b of the piston well 18 communicates with the central hole 13a of the piston body 13, while the lower end of the hollow portion 18b is closed by a disc-shaped cap 19.
[0024]
  In other words, the piston well 18 and the cap 9 constitute a bottomed cylindrical downward extending portion that extends downward from the inner peripheral side of the lower end surface of the piston body 13. A steel well slug 20 having a slightly smaller diameter and thicker disk shape is joined to the upper surface of the cap 19, and is fastened to the cap 19 by bolts 21, 21. The well slug 20 is the bottom of the piston well 18. The upper surface of the well slag 20 is subjected to a quenching process for increasing the surface hardness.
[0025]
  On the other hand, a disc-shaped load disk 22 is disposed above the piston main body 13 so as to be separated from the piston main body 13 so as to receive the load of the mounting board 3 and the equipment to be supported from above. The diameter of the load disk 22 is larger than the outer diameter of the piston body 13 and is substantially the same as the outer diameter of the tightening ring 17, and an appropriate air pressure is supplied to the air chamber 15 as shown in FIG. In the state, the outer peripheral side of the lower surface of the load disk 22 is separated from the lower tightening ring 17 and is opposed to the upper surface of the tightening ring 17.
[0026]
  An upper end portion of a support rod 23 (support column) extending in the vertical direction is coupled to a substantially central portion of the lower surface of the load disk 22, and the support rod 23 is connected to the center hole 13 a of the piston body 13 and the hollow portion 18 b of the piston well 18. The lower end of the piston well 18 is pivotally supported by the bottom of the piston well 18. That is, a reduced diameter portion 23a having a relatively small diameter is formed at the lower end portion of the support rod 23, and the steel ball 24 is accommodated in a recess that opens at the distal end surface of the reduced diameter portion 23a (the lower end surface of the support rod 23). The lower portion (spherical protrusion) of the steel ball 24 protrudes from the lower end of the support rod 23 and abuts on the upper surface of the well slug 20 so as to be freely rollable.
[0027]
  That is, the load disk 22 is supported by the bottom of the piston well 18, that is, the piston main body 13 via the support rod 23 so as to be rotatable around an arbitrary horizontal axis.
[0028]
  In the isolator 2 of this embodiment, as a characteristic part of the present invention, a holding member 25 made of a rubber elastic body is provided so as to cover the outer periphery of the reduced diameter portion 23a of the support rod 23 to the outer periphery of the well slug 20. Yes. The holding member 25 is mainly composed of, for example, fluoro rubber, and covers the steel ball 24 from the outer periphery of the reduced diameter portion 23a of the support rod 23, and further covers the entire outer peripheral surface from the upper surface of the well slug 20. The outer periphery of the reduced diameter portion 23a, the steel ball 24 and the well slug 20 are integrally vulcanized and bonded to each other.
[0029]
  Further, the outer peripheral side of the holding member 25 gradually increases in diameter downward from the upper end of the reduced diameter portion 23a and extends downward while closely contacting the inner periphery of the hollow portion 18a of the piston well 18 on the entire periphery. It is columnar. Further, the outer periphery of the holding member 25 is overlapped with the lower end portion of the reduced diameter portion 23a of the support rod 23 as viewed from the horizontal direction, that is, the vertical direction corresponding to the lower end portion of the reduced diameter portion 23a of the support rod 23. At the position, an annular groove 25a is formed over the entire circumference in the horizontal direction. By forming the groove 25a, the holding member 25 bends very easily and bends and deforms in all horizontal directions (see FIG. 6).
[0030]
  2 is a bowl-like member provided so as to extend substantially horizontally from the outer periphery of the piston well 18, and numeral 27 is a predetermined distance above the bowl-like member 26. It is a regulating member fixed inside the peripheral wall portion 11a of the casing 11 so as to be separated. When the lower surface of the restricting member 27 and the upper surface of the bowl-shaped member 26 come into contact with each other, excessive vertical movement of the piston is restricted.
[0031]
  Reference numeral 28 denotes an air supply / exhaust passage to the air chamber 15, which is connected to an air reservoir tank by an air pipe (not shown), and the air between the reservoir tank and the air chamber 15 is not shown. Supply and discharge. In the middle of the air pipe, an orifice for attenuating fluctuations in air pressure due to air flow resistance, a valve for discharging air from the air chamber 15 to the atmosphere, and the like are disposed.
[0032]
  With the above-described configuration, the isolator 2 has a gimbal piston composed of the load disk 22 and the piston body 13 supported by an air spring, and the floor for the equipment on the mounting board 3 due to its very soft vertical spring characteristics. It is possible to substantially insulate the vertical vibration from That is, the vibration transmission rate in the vertical direction in the isolator 2 is as shown in FIG. 4, for example, and the natural frequency of the air spring appears in a very low frequency range of approximately 0.7 to 1.5 Hz, It can be seen that excellent vibration isolation performance can be obtained over a wider frequency range.
[0033]
  Further, with respect to the vibration in the horizontal direction, as shown in FIG. 6 showing the operation of the gimbal piston, when the load disk 22 and the support rod 23 are displaced in the horizontal direction, the piston main body 13 is held by the diaphragm 14 and the horizontal direction Oscillates around any axis (in the example shown, an axis perpendicular to the paper surface), and the vibration is absorbed. At this time, the spring characteristic of the diaphragm 14 is very soft because the position where the lower end of the support rod 23 is supported by the well slug 20 is much lower than the position where the piston body 13 is held by the diaphragm 14. Accordingly, the vibration isolation performance in the horizontal direction is also excellent as in the vertical direction, as shown in FIG. 5, for example.
[0034]
  On the other hand, for example, when the air is removed from the air chamber 15 for maintenance of the vibration isolation table A, or when the pressure of the air chamber 15 decreases for some reason, the piston body 13 is lowered as shown in FIG. The outer peripheral side of the lower surface of the load disk 22 comes into contact with the upper surface of the tightening ring 17 and is supported by the casing 11 via the tightening ring 17. At this time, the piston main body 13 and the piston well 18 are not directly supported, but the lower end side of the support rod 23 and the well slug 20 at the bottom of the piston well 18 are connected by the holding member 25. The steel ball 24 at the lower end of the rod 23 is not separated from the well slug 20. Therefore, after that, when the pressure of the air chamber 15 recovers and the piston body 13 rises and returns to the state shown in FIG. 2 again, the relative position of the steel ball 24 to the well slug 20 is strictly restored. Thus, there is no misalignment between the two.
[0035]
  Therefore, according to the precision vibration isolation table A according to this embodiment, first, as in the conventional example (Japanese Examined Patent Publication No. 62-7409), a gimbal piston is used for the air spring, so that the vertical and horizontal directions are the same. As a result, an excellent vibration isolation effect can be obtained over a wide frequency range.
[0036]
  Further, in the gimbal piston, since the lower end portion of the support rod 23 that supports the load disk 22 is connected to the well slug 20 by the holding member 25, even if the piston is lowered when the air pressure is lowered, the support rod 23 and the piston well 18, that is, the piston main body 13, can be prevented from being displaced, and the minute displacement of the load disk 22 as in the conventional example can be substantially eliminated. .
[0037]
  In addition, since the holding member 25 is formed of a rubber elastic body and provided with a groove portion 25a on the outer periphery, the holding member 25 can be very easily bent to bend and deform in all horizontal directions. Providing the member 25 has almost no adverse effect on the swinging motion of the piston body 13.
[0038]
  Further, since the holding member 25 is vulcanized and bonded from the lower end of the support rod 23 to the steel ball 24 and the well slug 20, these members are integrally vulcanized and bonded to the piston well 18 first. If assembled, the assembling work can be easily performed and the manufacturing cost can be reduced.
[0039]
  (Other embodiments)
  In addition, the structure of this invention is not limited to the said embodiment, Other various structures are included. That is, in the isolator 2 of the above-described embodiment, the steel ball 24 is disposed at the lower end portion of the support rod 23 and is supported by the well slug 20 so as to be able to roll freely. A projecting portion having a spherical surface may be provided at the bottom of the well 18 so as to abut the lower end surface of the support rod 23.
[0040]
  Moreover, in the said embodiment, in order to connect the steel ball 24 and the well slug 20 of the lower end of the support rod 23, the rubber elastic body holding member 25 is vulcanized and bonded to all of them, but it is not always necessary to bond all of them. Not. For example, a predetermined range between the lower end portion of the steel ball 24 and the well slug 20 can be brought into a non-bonded state. In this way, the rolling motion between the steel ball 24 and the well slug 20 becomes smoother, and the influence of the holding member 25 on the swinging motion of the piston body 13 can be minimized.
[0041]
  Furthermore, the structure of the isolator 2 is not limited to that of the above embodiment, and for example, a horizontal air spring may be provided in addition to the vertical air spring. Further, instead of the air spring, for example, a gas spring filled with nitrogen gas or the like can be used.
[0042]
  In the above embodiment, the vibration isolator A is configured by using the four isolators 2. However, the vibration isolator A is not limited to such a vibration isolator, and for example, for vibration isolation support of a semiconductor manufacturing apparatus or the like. In addition, the mounting board designed exclusively for these devices is supported by 3 to 4 isolators (vibration isolation devices), or the movable floor embedded in the grating floor of the clean room is similarly supported by the isolator. It can also be configured.
[0043]
【The invention's effect】
  As described above, according to the air spring vibration isolator according to the first aspect of the present invention, in the gas spring vibration isolator configured to support the load of the supported body by the gas spring via the gimbal piston, A spherical protrusion is provided on one of the support column that supports the load receiving member of the piston and the bottom of the downwardly extending portion of the piston body member, and a contact receiving portion is provided on the other,SphericalBy adopting a structure in which the projecting portion and the contact receiving portion are connected to each other by a rubber elastic body, the projecting portion and the contact receiving portion can be connected to each other even when the gas pressure is reduced without greatly affecting the swinging motion of the piston. It is possible to substantially prevent the slight displacement between the load receiving member of the piston and the main body member at this time.
[0044]
  According to the invention of claim 2, the rubber elastic body is formed so as to cover the protruding portion from the lower end side of the support column to the contact receiving portion, thereby reliably preventing the positional deviation of the protruding portion and the contact receiving portion. Thus, the effect of the invention of claim 1 can be sufficiently obtained.
[0045]
  According to the invention of claim 3, the rubber elastic body can be bent and deformed very easily by the horizontal groove, thereby further reducing the influence on the swinging motion of the piston main body member. The vibration isolation performance in the direction can be improved.
[0046]
  According to the invention of claim 4, the rubber elastic body is vulcanized and bonded to the lower end side of the support column, the protruding portion and the contact receiving portion, so that the formation can be easily performed and the manufacturing cost can be reduced..
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a precision vibration isolation table A according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an isolator (vibration isolation device).
FIG. 3 is an exploded perspective view showing a structure for attaching a piston body and a diaphragm to a casing.
FIG. 4 is a graph showing an example of vertical vibration isolation performance by an isolator.
FIG. 5 is a graph showing an example of horizontal vibration isolation performance by an isolator.
6 corresponds to FIG. 2 in a state where the load disk is displaced in the horizontal direction.
FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 2 in a state where the piston is lowered due to a decrease in air pressure.
FIG. 8 is a schematic view of a conventional isolator having a gimbal piston.
FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 8 showing a comparison between a state (a) in which the air pressure is appropriate and a state (b) in which the air pressure has decreased.
[Explanation of symbols]
  A Precision vibration isolation table
  Z Vertical axis
  2 Isolator (vibration isolation device)
  3 Mounting board (supported body)
  11 Casing (case member)
  12 opening
  13 Piston body (piston body member)
  14 Diaphragm (flexible member)
  15 Air chamber
  18 Piston well (lower extension)
  19 Cap (bottom of the downward extension)
  20 Well slug (bottom part of downward extension)
  22 Load disk (load receiving member)
  23 Support rod
  24 Steel ball (protrusion)
  25 Holding member (rubber elastic body)
  25a Groove

Claims

A piston that supports the load of the supported body is inserted into the opening on the upper surface of the case member so that the lower end surface of the piston faces the gas chamber inside the case member, and from the outer periphery of the piston to the periphery of the opening. A gas spring type vibration isolator configured to constitute a gas spring that is closed by an annular flexible member and elastically supports the load of the supported body,
The piston includes a load receiving member that receives a load of a supported body, and a cylindrical piston main body member that is spaced below the load receiving member and to which the flexible member is connected,
While the load receiving member is provided with a support column extending substantially vertically downward so as to penetrate the center hole of the piston body member from the lower part thereof,
The piston main body member is provided with a bottomed cylindrical downward extending portion extending substantially vertically downward so as to surround the support column from the inner peripheral side of the lower end surface thereof. The lower end of the support column is pivotally supported at the bottom,
A projecting portion having a spherical surface is provided on either the lower end of the support pillar or the bottom of the downwardly extending portion, while the other is provided with a contact receiving portion on which the projecting portion abuts in a freely rolling manner. A gas spring type vibration isolator comprising a spherical protrusion and an abutment receiving part which are bonded to a rubber elastic body and connected to each other by the rubber elastic body.

In claim 1,
While the protruding portion is provided at the lower end portion of the support column, the contact receiving portion is provided at the bottom portion of the downward extending portion of the piston body member,
The rubber elastic body is formed so as to cover the protrusion from the lower end side of the support column to the contact receiving portion.

In claim 2,
A gas spring type vibration damping device, wherein a groove is formed on the outer periphery of the rubber elastic body over the entire circumference in the horizontal direction.

In claim 2,
The rubber elastic body is vulcanized and bonded to the lower end side of the support column, the protruding portion, and the contact receiving portion .