JP4762076B2 - 除振装置 - Google Patents

Description

本発明は、固定台から可動台への振動の伝播を防止する除振装置に関する。

このような除振装置の一種として従来、固定台と可動台との間に、垂直可撓性気密部材を介して容積可変の圧力室を形成し、この圧力室内の加圧空気を吸排制御することにより、可動台を浮動状態に保ち、振動の伝播を防ぐという原理のアクティブ除振装置が知られている。

このような空気ばね式アクティブ除振装置では、垂直方向のばね剛性だけでなく、水平方向のばね剛性も小さくすることが好ましい。
特開２００３-５６６３８号公報 特開２００３-１４８５４０号公報

鉛直方向のばね剛性は、補助タンクを含む圧力室の容積を大きくすることで小さくすることができる。しかし、水平方向のばね剛性は、ベローズ（ダイヤフラム）形状と膜の剛性に依存するため、例えば従来、ベローズ段数を増やすこと（可撓性気密部材の軸方向長を長くすること）で対処してきた。しかし、可撓性気密部材の軸長を長くすると、挫屈（形状の崩れ）が生じやすくなるという問題がある。

本発明は従って、可撓性気密部材の水平方向のばね剛性を小さくしながら挫屈が生じにくい除振装置を得ることを目的とする。

本発明は、固定台と可動台との間に、垂直可撓性気密部材により形成された容積可変の圧力室を介在させた除振装置において、上記垂直可撓性気密部材が、中間基板と、この中間基板と固定台の間及び中間基板と可動台の間に位置する複数のベローズとを有していて、これら中間基板と複数のベローズが上記圧力室を構成し、上記中間基板を固定台上にばね部材を介して支持したことを特徴としている。

ばね部材は、例えば、軸線を垂直方向に向けた複数の圧縮コイルばねから構成することができる。

また、ばね部材は、等角度間隔に４個以上を備えることが好ましい。

固定台と可動台との間にはさらに、水平方向で対をなす水平可撓性気密部材を設けることができる。この水平可撓性気密部材には、その水平方向の中間部分に、圧力室の容積変化に伴い位置を変化させる中間基板を設け、この中間基板を固定台と可動台のいずれか一方にばね部材を介して支持させる。このばね部材は垂直側と同様に圧縮コイルばねから構成することができる。

本発明の除振装置は、垂直可撓性気密部材の上下方向の中間部分に、圧力室の容積変化に伴い位置を変化させる中間基板を設け、この中間基板を固定台上にばね部材を介して支持したので、ばね剛性は小さいながら、挫屈（形状の崩れ）の生じにくい除振装置を得ることができる。

図１は、本発明による除振装置の一実施形態を示している。基礎１０上に固定される固定台２０は、底壁２１と平面矩形をなす固定縦壁（周壁）２２とを有している。この固定台２０上には、軸線が垂直方向を向く垂直複合ベローズアッセンブリ３０を介して可動台４０が支持されている。

垂直複合ベローズアッセンブリ３０は、軸線が垂直方向の一対の同一形状のベローズ３１と、この一対のベローズ３１の中間に位置する水平方向の中間基板３２とを有する垂直可撓性気密部材である。各ベローズ３１は、周知のように基布を埋設したゴム材料からなり、図示例では、その周縁部に、軸線方向に連続する三段の断面半円状部３１Ｒと、この断面半円状部Ｒの間に位置する小径部３１ｒとを有する三段ベローズからなり、各小径部３１ｒには変形防止リング３１Ｐが嵌着されている。このベローズ３１の形状は一例であり、ゴム材料と基布で構成されているものであれば、形状は問わず、また変形防止リングの有無も問わない。

金属その他の剛体からなる中間基板３２は、環状結合プレート３３を介してその上下のベローズ３１の端部に気密に結合されており、その中心部に上下のベローズ３１内を連通させる連通穴３２ａが形成されている。ベローズ３１は平面円形をなすのに対し、中間基板３２は、ベローズ３１の外方へ突出するコーナ部３２ｂを有する大略平面正方形状をなしている。

垂直複合ベローズアッセンブリ３０の下方のベローズ３１の下端部は、結合プレート２３を介して、固定台２０の底壁２１の上面に気密に結合されており、上方のベローズ３１の上端部は、結合プレート４１を介して可動台４０の下面に気密に結合されている。一対のベローズ３１及び中間基板３２で構成される垂直複合ベローズアッセンブリ３０は、単一の圧力室を構成しており、この圧力室は、垂直圧力制御系３５を介して圧縮空気源３６に接続されている。

中間基板３２は、その上下のベローズ（垂直可撓性気密部材）３１の間にあって外方に突出する部材であり、該上下のベローズ３１によって形成されている圧力室の容積変化に伴い上下位置が変化する。

この中間基板３２の４つの突出コーナ部３２ｂと、固定台２０の固定縦壁２２との間にはそれぞれ、圧縮コイルばね５０が介在している。すなわち、４つの圧縮コイルばね５０は、垂直複合ベローズアッセンブリ３０の中間基板３２と固定縦壁２２（固定台２０）との間に等角度間隔で配置したばね部材である。

上記構成の本除振装置は、圧縮空気源３６の加圧空気を垂直圧力制御系３５により調圧して垂直複合ベローズアッセンブリ（圧力室）３０に導入することにより、可動台４０を浮動状態で保持し、固定台２０に加わる振動が可動台４０（及びその上の載置物）に伝達されるのを防ぐことができる。

加えて、本実施形態の垂直複合ベローズアッセンブリ３０の中間基板３２は、圧縮コイルばね５０によって固定縦壁２２（固定台２０）に支えられているため、水平方向のばね剛性を下げても、垂直複合ベローズアッセンブリ３０の挫屈の発生（形状の崩れ）を防止することができる。圧縮コイルばね５０は、自身の挫屈が生じない程度に軸長の短いばねを用いるのが好ましい。

すなわち、圧縮コイルばね５０が存在しない場合において、ベローズアッセンブリ３０の中間部分（中間基板３２）が水平方向に移動した状態を想定すると、ベローズの軸長が長いために、移動した中間基板３２が復元しない（挫屈する）。同様に、中間基板３２が傾いた場合を想定すると、ベローズによって形成されている圧力室内の内容積が殆ど変化しないため、復元力が働かない。これに対し、圧縮コイルばね５０が存在する本実施形態によれば、水平位置にある中間基板３２が横移動し、あるいは傾いても、同コイルばねによる復元力が作用するため、挫屈が生じない。別言すると、ベローズ３１として水平方向のばね剛性が小さいものを使用しても、挫屈を防止することができ、全体として水平方向のばね剛性を小さくすることができる。圧縮コイルばね５０は、自立する範囲で鉛直方向に柔らかく軸長が短いコイルばねを用いることが好ましい。

以上の実施形態の垂直複合ベローズアッセンブリ３０は、一対のベローズ３１と１枚の中間基板３２からなっているが、理論的には、３つ以上のベローズ３１と２枚以上の中間基板３２を含ませてもよい。複数枚の中間基板３２を含む態様では、中間基板３２の平面的な大きさ（形状）を異ならせ、固定台２０との間に挿入するばね部材（圧縮コイルばね５０）の平面的な配置位置を異ならせる。

図２は、本発明による除振装置の第二の実施形態を示している。この実施形態は、中間基板３２の下方に位置する圧力室をダイヤフラム３４によって形成した実施形態である。穴あき円盤状のダイヤフラム３４は、その外周縁部が固定縦壁２２上にリテイナリング２２ａによって挟着保持されており、内周縁部がスペーサリング３３ａ及び環状結合プレート３３ｂによって中間基板３２に結合されている。この他の構成要素は、第一の実施形態と同様であり、同一の構成要素には共通の符号を付している。

この実施形態では、中間基板３２の上方のベローズ３１と下方のダイヤフラム３４によって一連の圧力室が形成され、圧力室の容積変化に伴って中間基板３２の上下位置が変化する。従って、第一の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

図３は、本発明による除振装置の別の実施形態を示している。この実施形態は、第一の実施形態の固定台２０と可動台４０との間に、垂直複合ベローズアッセンブリ３０に加えて、対をなす一対の水平複合ベローズアッセンブリ（水平可撓性気密部材）６０を介在させた実施形態である。

可動台４０は、水平な載置壁４０Ｈの両端部から下方に延びる一対の可動縦壁４０Ｖを有し、固定台２０は、この一対の可動縦壁４０Ｖに対応する一対の固定縦壁２４を有している。一対の水平複合ベローズアッセンブリ６０は、この一対の可動縦壁４０Ｖと固定縦壁２４との間に配置されている。各水平複合ベローズアッセンブリ６０は、軸線が水平方向を向くことを除いて、垂直複合ベローズアッセンブリ３０と同一構造である。図３の実施形態の垂直複合ベローズアッセンブリ３０を含む構成は、図１の実施形態と同一であり、同一の構成要素には同一の符号を付している。

すなわち、各水平複合ベローズアッセンブリ６０は、垂直複合ベローズアッセンブリ３０のベローズ３１に対応する軸線が水平方向の一対の同一形状のベローズ６１と、中間基板３２に対応する鉛直方向の中間基板６２とを有している。図３の実施形態の結合プレート２５、結合プレート４３、連通穴６２ａ、突出コーナ部６２ｂ、環状結合プレート６３、圧縮コイルばね７０は、それぞれ、図１の実施形態の結合プレート２３、結合プレート４１、連通穴３２ａ、突出コーナ部３２ｂ、環状結合プレート３３、圧縮コイルばね５０に対応する。圧縮コイルばね７０は、中間基板６２の突出コーナ部６２ｂと可動縦壁４０Ｖとの間に配置しているが、中間基板６２の突出コーナ部６２ｂと固定縦壁２４の間に配置してもよい。一対の水平複合ベローズアッセンブリ６０は、水平圧力制御系３７を介して圧縮空気源３６に接続されている。

この図３の実施形態によると、垂直方向の圧力制御（位置制御）に加えて水平方向の圧力制御（位置制御）も行うことができる。すなわち、軸線を一致させた対をなす水平複合ベローズアッセンブリ６０が、可動台４０の両側に該可動台４０を挟む形で備えられているため、両方の水平複合ベローズアッセンブリ６０に対する供給空気圧力を制御することにより、水平方向の除振も図ることができる。そして、水平複合ベローズアッセンブリ６０の中間基板６２は、可動台４０の可動縦壁４０Ｖ（又は固定縦壁２４）に圧縮コイルばね７０を介して支えられているため、水平複合ベローズアッセンブリ６０のばね剛性を低く抑えながら、挫屈（形状の崩れ）を防止し、柔らかい除振性能を発揮することができる。

図３の実施形態においても、一対のベローズ６１の一方を、図２の実施形態のように、ダイヤフラムに変更することができる。

複合ベローズアッセンブリ３０（６０）の中間基板３２（６２）を支持するばね部材５０（７０）は、ばね剛性の選択が容易なコイルばねが好ましいが、他のばね部材を用いることを妨げない。また、その数は、中間基板３２（６２）の安定的な支持を図るため等角度間隔で４個以上とすることが好ましい。

（Ａ）は、本発明による防振装置の一実施形態を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のIB-IB線に沿う断面図である。 本発明による防振装置の別の実施形態を示す、図１の（Ｂ）に対応する断面図である。 （Ａ）は、本発明による防振装置の別の実施形態を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のIIB-IIB線に沿う断面図である。

符号の説明

１０ 基礎
２０ 固定台
２１ 底壁
２２ 固定縦壁
３０ 垂直複合ベローズアッセンブリ（可撓性気密部材）
３１ ベローズ（可撓性気密部材）
３２ 中間基板
３２ａ 連通穴
３２ｂ 突出コーナ部
３４ ダイヤフラム（可撓性気密部材）
４０ 可動台
５０ 圧縮コイルばね
６０ 水平複合ベローズアッセンブリ（水平可撓性気密部材）
６１ ベローズ（可撓性気密部材）
６２ 中間基板
６２ａ 連通穴
６２ｂ 突出コーナ部
７０ 圧縮コイルばね

Claims (4)

1. 固定台と可動台との間に、垂直可撓性気密部材により形成された容積可変の圧力室を介在させた除振装置において、
   上記垂直可撓性気密部材は、中間基板と、この中間基板と固定台の間及び中間基板と可動台の間に位置する複数のベローズとを有していて、これら中間基板と複数のベローズが上記圧力室を構成し、
   上記中間基板が上記固定台上にばね部材を介して支持されていることを特徴とする除振装置。
2. 請求項１記載の除振装置において、上記ばね部材は、軸線を垂直方向に向けた複数の圧縮コイルばねである除振装置。
3. 請求項１または２記載の除振装置において、上記ばね部材は、等角度間隔に４個以上備えられている除振装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項記載の除振装置において、固定台と可動台との間にはさらに、水平方向で対をなす水平可撓性気密部材が備えられており、この水平可撓性気密部材は、その水平方向の中間部分に、圧力室の容積変化に伴い位置を変化させる中間基板を有し、この中間基板が上記固定台と可動台のいずれか一方にばね部材を介して支持されている除振装置。

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