JP7141638B2

JP7141638B2 - 除振構造

Info

Publication number: JP7141638B2
Application number: JP2018232287A
Authority: JP
Inventors: 茂夫江本
Original assignee: 株式会社ユニロック
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2022-09-26
Anticipated expiration: 2038-12-12
Also published as: JP2020094620A

Description

本発明は、除振構造に関するものである。

従来、床やテーブルからの振動を除振対象物である機械器具に伝えたくない場合には、振動を除振するための除振構造が用いられている。

このような除振構造としては、例えば、垂直方向の振動と水平方向の振動をそれぞれ抑制する除振マウントが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２－１７４２９５号公報

除振対象物が電子顕微鏡等の精密機器である場合、床等から伝達される振動の影響を受けると機器の性能や機能を充分に発揮できない。そのため、コイルばねによって振動を低周波にするとともに、振動除振構造のダンパ機構を確実に機能させて振動を早期に減衰させる必要がある。このため、従来の除振構造としては、コイルばねと、コイルばねの自由振動を抑えて減衰させるためのダンパ機構とを並列に設けたものが一般的である。

しかしながら、発明者は、ダンパ機構はコイルばねの変位に対して性能を発揮するため、コイルばねが傾いて変位に偏りが生じると、ダンパ機構の位置によっては減衰効果を十分に活用できない場合があることを見出した。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、簡単な構造で振動を早期に確実に減衰させることができる除振構造を提供することである。

前述した目的を達成するために本発明は、除振対象物と、前記除振対象物の正面から見て両側に配置され、前記除振対象物を支持するマウント部と、を具備し、前記マウント部は、水平方向および鉛直方向の除振を行うばね部と、振動を減衰させるダンパ部とを有し、前記ダンパ部は、前記ばね部の周囲においては前記除振対象物の上方から見て前記ばね部のうち他のマウント部のばね部と対向しない部分の外側にのみ配置され、前記ばね部は、丸線コイルばねあるいは異形線コイルばねと、前記丸線コイルばねあるいは異形線コイルばねの上方であって、前記丸線コイルばねあるいは異形線コイルばねの内部側に配置される複数の異形線コイルばねを有することを特徴とする除振構造である。

除振対象物を支持するマウント部を除振対象物の正面から見て両側に配置し、マウント部のダンパ部を、除振対象物の上方から見てばね部のうち他のマウント部のばね部と対向しない部分の外側にのみ配置することにより、コイルばねが傾いて縮み具合に偏りが生じた場合にも、ダンパ機構による減衰効果を十分に活用することができる。また、簡単な構造で振動を早期に確実に減衰させることができる。

また、丸線コイルばねあるいは異形線コイルばねとダンパ部とで垂直方向の揺れを抑制するとともに、異形線コイルばねで水平方向の揺れを抑制することができる。

本発明によれば、簡単な構造で振動を早期に確実に減衰させることができる除振構造を提供できる。

除振構造１の立面図除振構造１の平面図マウント部５（５ａ）の立面図マウント部５（５ａ）の立面図外力がかかった時のマウント部５を示す図外力がかかった時のマウント部５’を示す図

以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、除振構造１の立面図である。図２は、除振構造１の平面図である。図１は除振構造１を図２に示す矢印Ａの方向から見た図、すなわち装置９の正面から見た図である。図２は除振構造１を上方から見た図である。図１、図２に示すように、除振構造１は、マウント部５、搭載盤７、除振対象物である装置９等からなる。除振構造１は、例えば、作業台３上に設置される。

図１に示すように、マウント部５は、装置９の正面側から見て両側に配置される。すなわち、マウント部５は、装置９の左右に配置される。マウント部５は、図２に示すように、装置９の正面側から見て左側に配置された２つのマウント部５ａと、右側に配置された２つのマウント部５ｂからなる。マウント部５は、上方から見て装置９の奥行８からはみ出さないように配置される。搭載盤７は、４つのマウント部５上に設置される。装置９は、搭載盤７に搭載されて、マウント部５に支持される。

図３、図４は、マウント部５（５ａ）の立面図である。但し、図４ではばね部１０を鉛直方向の断面として示している。図３、図４に示すように、マウント部５は、ばね部１０、下部台座１５、上部台座１７、ダンパ２１、取付部２３等からなる。

ばね部１０は、作業台３上に設置された下部台座１５と、上部台座１７とに挟まれて配置される。ばね部１０は、丸線コイルばね１１、異形線コイルばね１３、ばね受け１９からなる。

丸線コイルばね１１は、鉛直方向の除振を行う。丸線コイルばね１１は、１つのマウント部５に対して１つ設けられる。丸線コイルばね１１は、下部台座１５上に配置され、下端部が下部台座１５に固定される。丸線コイルばね１１の上部には、ばね受け１９が被せられる。丸線コイルばね１１の上端部は、ばね受け１９に固定される。

異形線コイルばね１３は、丸線コイルばね１１よりも小径の強力ばねであり、水平方向の除振を行う。異形線コイルばね１３は、１つのマウント部５に対して例えば２つ設けられる。異形線コイルばね１３は、ばね受け１９の中央に設けられた凹部２７に配置される。すなわち、丸線コイルばね１１の上方で、丸線コイルばね１１の内部側に配置される。異形線コイルばね１３の下端部は凹部２７の底面に固定される。異形線コイルばね１３は、高さが凹部２７の深さよりも大きく、上端部が上部台座１７に固定される。

ダンパ２１は、振動を減衰させるダンパ部である。ダンパ２１は、１つのマウント部５に対して１つ設けられる。ダンパ２１は、下端部が下部台座１５に固定され、上端部が取付部２３を介してばね受け１９に取り付けられる。ダンパ２１は、例えば、オイルダンパ、摩擦ダンパ、粘弾性体などである。

ダンパ２１は、図１、図２に示すように、装置９の上方から見て、ばね部１０のうち他のマウント部５（マウント部５ａについてはもう一方のマウント部５ａと２つのマウント部５ｂ、マウント部５ｂについては２つのマウント部５ａともう一方のマウント部５ｂ）のばね部１０と対向しない部分の外側にのみ配置される。なお、ばね部１０のうち他のマウント部５のばね部１０と対向しない部分とは、装置９の上方から見たばね部１０を、奥行８の方向に隣り合う２つのマウント部５のばね部１０の中心を通る線と、装置９を挟んで奥行８に直交する方向に隣り合う２つのマウント部５のばね部１０の中心を通る線とで分割した４つの部分のうち、除振構造１の隅側に位置する９０度の範囲の部分であり、ダンパ２１はばね部１０のこの部分の外側にのみ配置される。特に、ダンパ２１は、この９０度の範囲の部分の中央付近の外側（装置９の対角線上に対向するマウント部の逆側）に配置されることが望ましい。すなわち、ダンパ２１は、４つのマウント部５のばね部１０を囲む四角形の隅部付近に配置されることが望ましい。

除振構造１に水平方向の外力がかかると、マウント部５ａ、５ｂが変位する。図５は、外力がかかった時のマウント部５を示す図である。図５（ａ）、図５（ｂ）は、それぞれ、図２に示す装置９の対角に配置されたマウント部５ａ、マウント部５ｂに対応している。図５に示す矢印Ｂの方向に外力が加わると、装置９を中心として、マウント部５ｂは持ち上がる方向に動き、マウント部５ａは潰される方向に動く。

このとき、マウント部５ａではダンパ２１ａが縮み、マウント部５ｂではダンパ２１ｂが伸びることによって、この変位量に応じて、丸線コイルばね１１の振動を抑える減衰力が働く。

一方、発明者は、マウント部５ａ、５ｂの全体が伸びる又は縮む動作とともに、マウント部５ａ、５ｂ自体の傾きが生じ、これが、減衰力に影響を与えることを見出した。より詳細には、図５に示すように、除振構造１に水平方向の外力がかかると、マウント部５ａ、５ｂとも左方向に回転動作する。

すなわち、この各マウント自体の回転動作のみを考慮すれば、マウント部５ａの左側（装置９から見て外側）は縮むが、マウント部５ａの右側（装置９側）は伸びる方向に変位する。同様に、回転動作のみを考慮すれば、マウント部５ｂの右側（装置９から見て外側）は伸びるが、マウント部５ａの左側（装置９側）は縮む方向に変位する。

ここで、図６は、外力がかかった時のマウント部５’を示す図である。図６（ａ）に示すマウント部５ａ’は、図５（ａ）に示すマウント部５ａにさらにダンパ２１ａ’を追加したものである。図６（ｂ）に示すマウント部５ｂ’は、図５（ｂ）に示すマウント部５ｂにダンパ２１ｂ’を追加したものである。ダンパ２１ａ’、２１ｂ’は、ばね部１０を挟んでダンパ２１ａ、２１ｂと向き合うように配置される。ダンパ２１ａ’、２１ｂ’は、図２のように上方から除振構造１を見たときに装置９側に配置される。

マウント部５の代わりに図６に示すマウント部５’を有する除振構造に、図６の右側から外力がかかると、図５と同様に、図６の左方向に偏荷重がかかって丸線コイルばね１１が傾く。これにより、マウント部５ａ’、５ｂ’とも図６に示す左方向に回転し、全体としてマウント部５ａ’は潰される方向に動き、マウント部５ｂ’は持ち上がる方向に動くとともに、マウント部５ａ’、５ｂ’ともに、それら自体が左方向に回転する。

このようにマウント部５ａ’が動作すると、マウント部５ａ’の左側（装置９から見て外側）のダンパ２１ａでは、マウント部５ｂ’との関係での縮み量と、マウント部５ａ’自体の回転動作における縮み量が重畳されて、より大きな変位量となる。

一方、マウント部５ａ’の右側（装置９側）のダンパ２１ａ’では、マウント部５ｂ’との関係での縮み量が、マウント部５ａ’自体の回転動作における伸び量で相殺されて、変位量が小さくなる。すなわち、平衡状態におけるダンパの長さに対する、マウント部５ａ’の左側（装置９から見て外側）のダンパ２１ａの長さ２５ａの差が、マウント部５ａ’の右側（装置９側）のダンパ２１ａ’の長さ２５ａ’の差よりも大きくなる。

同様に、マウント部５ｂ’の右側（装置９から見て外側）のダンパ２１ｂでは、マウント部５ａ’との関係での伸び量と、マウント部５ｂ’自体の回転動作における伸び量が重畳されて、より大きな変位量となる。

一方、マウント部５ｂ’の左側（装置９側）のダンパ２１ｂ’では、マウント部５ａ’との関係での伸び量が、マウント部５ｂ’自体の回転動作における縮み量で相殺されて、変位量が小さくなる。すなわち、平衡状態におけるダンパの長さに対する、マウント部５ｂ’の右側（装置９から見て外側）のダンパ２１ｂの長さ２５ｂの差が、マウント部５ｂ’の左側（装置９側）のダンパ２１ｂ’の長さ２５ｂ’の差よりも大きくなる。

ここで、一般的に、ダンパの減衰力は、その変位量によって得ることができる。すなわち、より大きな変位量に対して、より大きな減衰力を発揮させることができる。

この点を考慮すると、マウント部５ａ’の内側に配置されたダンパ２１ａ’は、大きな減衰力を発揮できず、同様に、マウント部５ｂ’の内側に配置されたダンパ２１ｂ’は、大きな減衰力を発揮できない。一方、マウント部５ａ’の外側に配置されたダンパ２１ａは、大きな減衰力を発揮でき、同様に、マウント部５ｂ’の外側に配置されたダンパ２１ｂは、大きな減衰力を発揮できる。このように、ダンパ位置によって、その効果が異なる。

そこで、本実施形態では、マウント部５を装置９の正面から見て両側に配置し、マウント部５のダンパ２１を、装置９の上方から見てばね部１０のうち他のマウント部５のばね部１０と対向しない部分の外側にのみ配置する。すなわち、ダンパ２１を、４つのマウント部５のばね部１０を囲む四角形の隅部付近に配置する。これにより、装置９に水平力がかかって丸線コイルばね１１が傾いた場合にも、ダンパ２１による減衰効果を十分に活用し、振動を早期に確実に減衰させることができる。図５では例として装置９に対して図２の略対角線方向に水平力がかかった場合を示したが、図２の前後左右のどの方向に水平力がかかった場合にも同様にダンパ２１による減衰効果を得ることができる。

以上本実施の形態によれば、装置９の上方から見てばね部１０のうち他のマウント部５のばね部１０と対向しない部分の外側にのみダンパ２１を配置した簡単な構造で、装置９側にもダンパ２１’を配置したマウント部５’と同様の減衰効果を得ることができる。また、ダンパ２１ａ’、２１ｂ’が不要であるため、部品点数が少なく、小型で低コストの除振装置を得ることができる。

なお、本実施形態では、ばね部１０を、１つの丸線コイルばね１１と２つの異形線コイルばね１３とを組み合わせたものとしたが、異形線コイルばね１３の数は特に限定されず、例えば３つ以上でもよい。

また、マウント部５のばね部には、空気ばねを用いてもよい。空気ばねを用いることにより、金属性のばねでは吸収しきれない微細な振動を減衰できる。また、空気量を調整してマウント部５のレベル出しを行うことができる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………除振構造
３………作業台
５、５ａ、５ｂ、５’、５ａ’、５ｂ’………マウント部
７………搭載盤
８………奥行
９………装置
１０………ばね部
１１………丸線コイルばね
１３………異形線コイルばね
１５………下部台座
１７………上部台座
１９………ばね受け
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ａ’、２１ｂ’………ダンパ
２３………取付部
２５ａ、２５ｂ、２５ａ’、２５ｂ’………長さ
２７………凹部

Claims

除振対象物と、
前記除振対象物の正面から見て両側に配置され、前記除振対象物を支持するマウント部と、
を具備し、
前記マウント部は、水平方向および鉛直方向の除振を行うばね部と、振動を減衰させるダンパ部とを有し、
前記ダンパ部は、前記ばね部の周囲においては前記除振対象物の上方から見て前記ばね部のうち他のマウント部のばね部と対向しない部分の外側にのみ配置され、
前記ばね部は、丸線コイルばねあるいは異形線コイルばねと、前記丸線コイルばねあるいは異形線コイルばねの上方であって、前記丸線コイルばねあるいは異形線コイルばねの内部側に配置される複数の異形線コイルばねを有することを特徴とする除振構造。