JPH0893833A

JPH0893833A - ダンパ

Info

Publication number: JPH0893833A
Application number: JP23456494A
Authority: JP
Inventors: Yasuto Iwamoto; 康人岩本; Kimio Uchida; 公夫内田; Hiroyuki Yamaya; 弘行山家; Satoshi Kawamata; 智川真田; Yuichi Ishino; 裕一石野; Shigeki Endo; 茂樹遠藤
Original assignee: Bridgestone Corp; Showa Electric Wire and Cable Co
Current assignee: Bridgestone Corp; SWCC Corp
Priority date: 1994-09-29
Filing date: 1994-09-29
Publication date: 1996-04-12

Abstract

(57)【要約】【目的】振動の方向が何れであっても応答性よく短時間
で除振性能良く除振する。【構成】シリンダー部３に収納される電気粘性流体２中
に、除振を行なうものが設置された支持部８を支持する
ピストン部材５のピストン部４を垂下させる。シリンダ
ー部３の内壁とピストン部４の外面のそれぞれの全周に
電極部９及び１０を設ける。電極部９及び１０に所望の
電圧を印加すると、電気粘性流体２が全域に亘って印加
電圧に応じて粘度が変化し、ダンパ１の減衰係数を変化
させる。【効果】大掛かり装置を必要とせず振動の方向が何れで
あっても、応答性よく対応し除振を行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子顕微鏡、精密天秤、
微小寸法・形状・真円度測定器、表面粗さ計、微小硬度
計等の精密機器や精密加工機器等を搭載し、精密機器の
駆動により発生する振動や、床等から受ける振動を除振
する除振台等に使用されるダンパに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子顕微鏡、精密天秤、微小
寸法・形状・真円度測定器、表面粗さ計、微小硬度計等
の精密機器や精密加工機器等は床等の設置面から受ける
振動を除去するため、定盤を支持する支持部材に空気ば
ねや多段積層ゴム等を用い固有振動数を低くし、空気ば
ねやダッシュポット等の除振機構即ちダンパを備えたパ
ッシブ除振装置が知られている。パッシブ除振装置は床
面から受ける振動を絶縁するため、空気ばね等の剛性が
極端に小さく（固有振動数で０．５〜５Ｈｚ程度）なっ
ているため、除振効果が得られる振動の振幅はおよそデ
シ、ミクロンオーダであり、搭載機器自身の移動により
発生する振動や、人の手による加重による振幅の大きい
振動に対しては減衰効果はなく、振幅がデシ、ミクロン
オーダに収束して除振効果が得られるに至るまで長時間
を要してしまった。このため、振動が収束するまで作業
に入れず、作業効率は非常に悪いものであった。

【０００３】これに対処するため、定盤の受ける大きい
振幅の振動を短時間で減衰しようとしてダンパの減衰定
数を大きくすると、支持部材のばね定数とダンパの減衰
定数は一義的に定まるものであり、支持部材のばね定数
は必然的に大きくなり、振幅の小さい振動に対しては除
振性能が劣化してしまった。このため、振幅の異なる振
動に対応して除振できるように除振機構のばね特性を変
化させるセミアクティブ除振装置や、定盤に振動センサ
を設けセンサからの信号によりフィードバック制御し
て、振動と逆位相の力を定盤に負荷して振動を除去する
ＶＣＭ（ボイス・コイル・モータ）、空気ばね等のアク
チュエータを設け、振動の振幅に応じて除振できるアク
ティブ除振装置があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、セミア
クティブ除振装置は振動の振幅に対応して除振を行うも
のとして満足の行くものが得られず、また、アクティブ
除振装置においては、振幅に対応して短時間で振動を収
束させることができるが、アクチュエータとして空気ば
ねを用いたものは、各振動方向に対応して空気ばねを設
け、各空気ばねに応じてエアータンクを設ける必要があ
るため、その設置スペースが非常に大きくなり、高価で
あった。また、ＶＣＭを用いたアクチュエータは応答性
は優れたものであるが、重量物を載置した定盤を支持す
るために大きなＶＣＭが必要であり、装置も複雑であ
り、非常に高価になってしまった。

【０００５】上記欠点を解消するため、本発明は、定盤
に搭載される機器が受ける大小の振幅の振動に対応して
応答性よく、信頼性のある減衰を行い、振動の方向が何
れであっても減衰することができ、しかも大掛かりな装
置を必要とせず、省スペース化を図り、短時間で減衰可
能なダンパを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のダンパは、電圧が印加されることにより粘
度が変化する電気粘性流体を収納するシリンダー部と、
電気粘性流体中に配置されるピストン部及びピストン部
により支持されシリンダー部から突出して設けられる支
持部を有するピストン部材とを備え、シリンダー部の内
壁の底面及び側面の一部または全面及びピストン部の外
面の底面及び側面の一部または全面に相互に対向する電
極部を設けたものである。

【０００７】更に、電極部はシリンダー部の内壁の上面
及びピストン部の外面の上面に設けられたものであって
もよく、また、ピストン部は中空であり、電気粘性流体
を内部に導入する連結口が備えられたものであってもよ
い。

【０００８】

【作用】印加される電圧を変化させることにより所望の
粘度となる電気粘性流体を収納したシリンダ部中にピス
トン部を配置させ、ピストン部の外面とシリンダー部内
壁全面の相互に対向する全面に電極を設ける。電極に所
望の電圧を印加して、電気粘性流体の粘度を所望の値と
することにより、振幅に対応してダンパの減衰定数を変
化させることができ、振幅に応じて短時間で制振でき
る。更に、対向電極が対向面全面に設けられているた
め、水平方向、垂直方向あるいはローリング等の全方向
の振動に対応して減衰をすることができ、振幅、振動方
向に対応して即座に減衰することができる。そのため、
ピストン部上のシリンダー部から突出して設けられる支
持部に設置されるものの除振を適切に行なうことができ
る。

【０００９】また、対向する電極部をそれぞれ底面と側
面に分割して設け、電気粘性流体に印加される電圧が大
きくならないようにし、放電を防止することもでき、更
に、上面にも対向して電極部を延設することにより、ピ
ストン部が垂直方向に振動した場合であっても水平方向
の振動に対して均一にダンピングを行なうことができ
る。

【００１０】更に、ピストン部を中空にすることにより
ピストン部の重量を軽くし、電気粘性流体に電圧を印加
しない時のダンピング力を小さくし、微弱な振動に対し
て応答性を向上させることができる。

【００１１】

【実施例】本発明のダンパを適用した一実施例を図面を
参照して説明する。図１に示すように、ダンパ１は、電
気粘性流体２を収納する絶縁部材で形成されるシリンダ
ー部３と、電気粘性流体２に配置されるピストン部４を
有し絶縁部材で形成されるピストン部材５とが備えられ
ている。シリンダー部３は円筒形であり、上部にピスト
ン部４を挿入するための開口部６が設けられる。開口部
６の周囲には停止部材７が装着され、ピストン部４が振
動を受けて接触した場合の衝撃を緩和し、シリンダー部
３を保護すると共に、ピストン部４が損傷を受けないよ
うになっている。

【００１２】このような、シリンダー部３に収納される
電気粘性流体２は疎水性の微粒子を電気絶縁油に分散・
懸濁させたもので、電圧を印加すると電圧に応じて極め
て速やかに粘度が上昇し、且つ、可逆的に粘度が下降す
るものである。粘度を変化させるには直流のみでなく、
交流によっても変化させることができ、少ない消費電力
で液体からほぼ固体状態近くまで変化させることができ
るものである。電気粘性流体２に電圧を印加すると、粒
子中の電荷が電圧により移動し、粒子が分極することに
より粒子同士に引力が生じ、電極間に粒子が数珠状に繋
がるために粘度が上昇することとなる。このような粘度
変化は、電場の強さに応じてミリ秒単位で変化し、セン
サからの検出信号に応答性よく粘度が変化し、温度変化
に対しても粘度の変化は一定であり、−５０〜＋１５０
℃の温度に対して用いることができる。

【００１３】更に、ピストン部材５は電気粘性流体２中
に配置されるピストン部４に支持されシリンダー部３上
に突出して設けられる支持部８を備え、支持部８上に除
振される対象物が設置されるようになっている。このよ
うなピストン部材５のピストン部４の外面の側面及び底
面の全面及びシリンダー部３の内壁の側面及び底面の全
面にはそれぞれ対向する電極部９及び１０が設けられ
る。電極部がそれぞれ全面に設けられることにより、電
気粘性流体２を全方向に亘って印加し粘度を変化させる
ことができるようになっている。このため、ピストン部
４は全方向に亘って制御され得るため、水平方向、垂直
方向、ローリングの振動に対して減衰され、ピストン部
４により支持される支持部８を好適に除振することがで
きる。

【００１４】このようなダンパ１は電極に所望の電圧を
印加して、電気粘性流体の粘度を所望の値とすることに
より、振幅に対応してダンパの減衰定数を変化させ、適
切な除振を行い得ると共に、水平方向、垂直方向あるい
はローリング等の全方向の振動に対応して減衰をするこ
とができ、振幅、振動方向に対応して即座に減衰するこ
とができる。

【００１５】このようなダンパ１は除振台に適用されて
使用される。図２に示すように、除振台１１は精密機器
１２を搭載する定盤１３と、定盤１３を支持するばねで
ある空気ばね１４を介して床に設置される。空気ばね１
４はベローズ型、ダイヤフラム型等何れのものであって
もよい。図では空気ばね１４は１箇所のみ示してある
が、適宜所望の個数、例えば定盤１３の４隅に４個設け
てもよい。空気ばね１４は振幅の小さい振動、例えば
０．５〜５Ｈｚ程度の振動を性能よく除振することがで
きるようなばね定数を有するものであり、精密機器１２
を搭載する定盤１３が床から受ける振動を短時間で収束
するものである。

【００１６】更に、定盤１３の振動または変位を検出す
るセンサ１５が取着される。センサ１５は変位センサあ
るいは加速度センサや速度センサ等の振動センサ等何れ
であってもよい。センサ１５は定盤１３に設置せずに精
密機器自体に搭載するようにしてもよい。センサ１５は
図では１箇所のみを示してあるが、センサの数はこれに
限定されない。設置されるセンサの数は、振動の大きさ
の度合いを検出するために、１個でもよいし、Ｘ、Ｙ、
Ｚの振動を検出するために、３個でもよい。また、回転
を検出するために更に多数設けてもよい。センサ１５で
検知された定盤１３の振動または変位は適宜処理され
て、例えば検知信号を加速度として得るものであるなら
ば速度センサの検出値を微分して加速度としたり、検知
信号を速度として得るものであるならば加速度センサの
検出値を積分して速度とし、得られた値が一定値以上の
場合、検出信号を出力するようになっている。

【００１７】このような検出信号を出力する各センサ１
５には、ダンパ１が接続される。ダンパ１はセンサ１５
にそれぞれ対応して設けられても、また、２個のセンサ
に対して１つ設けられる等、複数のセンサから送出され
る検出信号を入力するものであってもよい。また、逆に
１個のセンサにて複数個のダンパをコントロールしても
よい。更に、センサ１５からの検出信号を入力してダン
パ１を検知信号に応じて駆動させる駆動部１６が設けら
れる。駆動部１６にはセンサ１５からの検出信号を入力
しパルスを整形するオン・オフ回路１７、オン・オフ回
路１７からの出力信号を増幅する増幅回路１８、増幅回
路１８で増幅されたパルスを入力しダンパ１の電極部９
及び１０に駆動信号を送出するドライバ１９が設けられ
ている。

【００１８】このような構成の除振台の作用を説明す
る。定盤１３が床等の設置面、あるいは搭載する精密機
器１２自体から生じる振動により振動すると、センサ１
５により定盤１３の振動あるいは変位が検知され、一定
値以上の振動あるいは変位が検出されると、センサ１５
から駆動部１６へ検出信号が送出される。検出信号はオ
ン・オフ回路１７によりパルスに整形され増幅回路１８
で増幅されドライバ１９から駆動信号が出力される。ド
ライバ１９によりダンパ１の電極９及び１０に所望の電
圧が印加される。シリンダー部３中の電圧が印加された
電気粘性流体２は全方向に亘って粘度が増加し、ダンパ
１の減衰定数が大きくなる。このため、振幅の大きい振
動は短時間で制振され、且つ振動の方向が何れであって
も効率的に制振される。また、センサ１５で検出される
振動または変位が一定値以下になったとき、オン・オフ
回路１７を停止させ、ダンパ１の電極部９及び１０に電
圧を印加するのを停止させる。そして、振幅が小さくな
った振動は印加をしない電気粘性流体２の減衰定数にお
けるダンパ１及び空気ばね１４で減衰する。このため、
振幅の小さい振動も短時間で減衰することができる。

【００１９】更に、センサ１５で検知される検知信号を
一定値以上になった場合に電圧を印加させるのみなら
ず、センサ１５で検知される振動の振幅を２段階あるい
は３段階等の所定値として分割し各所定値になったと
き、駆動部１６へ検知信号を出力し、電極９、１０に印
加する電圧を変化させ、電気粘性流体２を印加電圧に応
じて所望の粘度に変化させることにより、減衰を可変さ
せて効率よく減衰を行なうようにしてもよい。

【００２０】また、本願発明のダンパは、ピストン部４
及びシリンダー部３に設けられる電極部を、図３に示す
ように、それぞれ底面と側面とに分割して設けたダンパ
１１であってもよい。即ち、ピストン部４の底面には水
平方向電極部９ａ、側面には垂直方向電極部９ｂが側面
全周に亘って設けられる。シリンダー部３の底面には水
平方向電極部１０ａ、側面には垂直方向電極部１０ｂが
全周に亘って設けられる。このように電極部をそれぞれ
底面と側面に分割して設けることにより、センサにより
検出された振動が水平方向と垂直方向で振幅の大きさが
異なる場合、水平方向電極部９ａ、１０ａと垂直方向電
極部９ｂ、１０ｂにそれぞれ別個に印加することがで
き、電気粘性流体に極端に大きな電圧が印加されること
がなく、放電を防止することができる。

【００２１】また、他の実施例として、図４に示すよう
に、中空のピストン部４ａを設けたダンパ１２であって
もよい。ピストン部４ａの底部及び上部にはそれぞれ連
結口４１が設けられ、ピストン部４ａの重量を小さくす
ると共に、ピストン部４ａ内に電気粘性流体を導入し電
気粘性流体から浮き上がらないようになっている。比重
の小さい中空のピストン部４ａを備えることにより、電
極部９及び１０に電圧を印加しない時のダンピング力を
小さくし、微弱な振動に対しての応答性を向上させるこ
とができる。

【００２２】更に、本願発明のダンパとして、図５に示
すように、電極部をピストン部４及びシリンダー部３の
上面まで設けたダンパ１３であってもよい。即ち、ピス
トン部４の側面、底面及び上面に延設された電極部９ｃ
が設けられ、シリンダー部３の側面、底面及び上面に延
設された電極部１０ｃが設けられたダンパ１３であって
もよい。電極部がそれぞれ上面まで延設されたダンパ１
３は垂直方向の振動に対して、ピストン部４が上方に移
動された場合、シリンダー部３及びピストン部４の底面
間の距離が大きくなり底面間の電気粘性流体に印加され
る電圧が下がっても、上面間の距離が小さくなり上面間
の電気粘性流体に印加される電圧が上昇されることによ
り、水平方向の振動に対して均一にダンピングされ得
る。

【００２３】更に、本願発明はダンパ１１、ダンパ１２
及びダンパ１３を組合せたダンパ１４であってもよい。
即ち、ダンパ１４のピストン部４ｂは中空であり、ピス
トン部４ｂの底面には水平方向電極部９ａ、側面全周に
亘り更に上面にまで延設された垂直方向電極部９ｂが取
着され、シリンダー部３には底面、側面、上面に延設さ
れた電極部１０ｃが取着される。中空のピストン部４ｂ
の水平方向電極部９ａ及び垂直方向電極部９ｂ間と、上
面には電気粘性流体が導入される連結口４１ａが設けら
れる。このようなダンパ１４は電極部９ａ、９ｂ及び１
０ｃに電圧を印加しない時のダンピング力は小さく、微
弱な振動に対しての応答性が向上されると共に、電気粘
性流体に極端に大きな電圧が印加されることがなく、放
電を防止することができ、垂直方向の振動があった場合
であっても水平方向の振動に対して均一にダンピングさ
れる。

【００２４】以上の説明は本発明の一実施例の説明であ
って、本発明のダンパは除振台に限らず、何れのものに
も適用することができる。また、ピストン部とシリンダ
ー部は相対的に移動するものであればよく、垂直方向に
相対して設置されるのみならず水平方向に相対して設置
されるものでもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明のダンパによれば、ダンパのシリンダー部の内壁とピ
ストン部の外面にそれぞれ全周に亘って対向電極を設け
たため、振動の方向が何れであっても電気粘性流体全体
に電圧を印加して減衰定数を変化させることができ、応
答性よく短時間で、効率的に減衰することができる。そ
のため、大掛かりな装置を必要とせず、省スペース化を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図。

【図２】図１に示す一実施例を適用した除振台を示す構
成図。

【図３】本発明の他の実施例を示す断面図。

【図４】本発明の他の実施例を示す断面図。

【図５】本発明の他の実施例を示す断面図。

【図６】本発明の他の実施例を示す断面図。

【符号の説明】

１………ダンパ２………電気粘性流体３………シリンダー部４、４ａ、４ｂ………ピストン部５………ピストン部材８………支持部９、１０、９ｃ、１０ｃ………電極部９ａ、１０ａ………水平方向電極部９ｂ、１０ｂ………垂直方向電極部４１………連結口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者内田公夫神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者山家弘行東京都小平市小川東町３−１−１株式会社ブリヂストン東京工場内 (72)発明者川真田智東京都小平市小川東町３−１−１株式会社ブリヂストン東京工場内 (72)発明者石野裕一東京都小平市小川東町３−１−１株式会社ブリヂストン東京工場内 (72)発明者遠藤茂樹東京都小平市小川東町３−１−１株式会社ブリヂストン東京工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電圧が印加されることにより粘度が変化す
る電気粘性流体を収納するシリンダー部と、前記電気粘
性流体中に配置されるピストン部及び前記ピストン部に
より支持され前記シリンダー部から突出して設けられる
支持部を有するピストン部材とを備え、前記シリンダー
部の内壁の底面及び側面の一部または全面及び前記ピス
トン部の外面の底面及び側面の一部または全面に相互に
対向する電極部を設けたことを特徴とするダンパ。
【請求項２】前記電極部は前記シリンダー部の内壁の上
面及びピストン部の外面の上面に設けられたことを特徴
とする請求項１記載のダンパ。
【請求項３】前記ピストン部は中空であり、前記電気粘
性流体を内部に導入する連結口が備えられたことを特徴
とする請求項１記載のダンパ。